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使用 JBL Speakershop 软件进行声学设计。 无线电电子电气工程百科全书

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文章评论 文章评论

您为低音炮选择的声学设计或箱体将是实现低频低音区域音质的决定性因素。”摘自 JBL 描述“汽车低音炮”。

浪费时间争论什么是声学设计以及为什么低音炮需要声学设计,以及相应的计算软件(参见“12 Volt Master”N 1/97,第 52 页,N 5/97,第 18 页,N 1/98,第 62 页),可能没有必要。 让我们立即直接进入考虑的主题 - 由 JBL 专家编写的计算机软件 SPEAKERSHOP,用于开发和计算低音炮声学设计的参数。 让我们立即预订,该程序将很好地适用于家庭音响,但这不是我们的情况,它不仅允许您对 JBL 扬声器进行计算,而且实际上可以对各种产品进行计算 - 值​​\必要的特征是已知的。

JBL SPEAKERSHOP 是俄罗斯安装人员在某种程度上了解的软件。 他通过多种方式联系到他们,包括通过互联网。 今年,JBL 在俄罗斯拥有汽车音响领域的独家经销商 - MMS。 现在 SPEAKERSHOP 可供所有人使用,MMS 客户会收到其原始版本以及俄语的详细说明。

SPEAKERSHOP由两个独立且互补的部分组成:用于计算声学设计的外壳模块和用于计算分频滤波器参数的分频模块。 那么让我们按顺序开始吧。

外壳模块

该软件有助于确定箱体的体积和尺寸并评估音质。 该结构分两个阶段进行分析。 首先,确定它在正常听力水平下如何工作。 该过程称为小信号分析,包括幅度(频率)响应、音圈阻抗响应、相位响应和群延迟的计算。 其次,对结构进行了最大体积模式的建模。 该阶段称为大信号分析,包括中频范围内的热声功率规范和各种偏差下的最大功率特性。

使用该程序的两种方式

使用 SPEAKERSHOP 外壳模块构建外壳的方法有两种。 其中之一涉及为某些选定的扬声器设计音箱。 在这种情况下,身体的特征会有所不同。 另一种方法是为您现有的音箱找到合适的扬声器:匹配扬声器型号。 可以使用“选项”菜单上的“变量”命令来选择构造方法。

当SPEAKERSHOP Enclosure Module程序第一次启动时,默认设置为可调节值是声学设计特征的模式。

JBL Speakershop 的声学设计

该电子表格包含用于构造六个案例的列。 前三个设计用于计算带有反相器的外壳 - 以获得最佳的定制(即由大师本人设计)设计以及针对特定频段设计的外壳。 下表针对带有无源散热器的定制外壳设计。 最后两列用于封闭式外壳的优化和定制设计。 由于电子表格同时显示不同类型的构造,因此您可以轻松地对它们进行比较。 扬声器选项显示在电子表格的左下区域。 下图对于两种方法都是相同的。

当变量是扬声器本身时的模式是使用“选项”菜单中的“变量-扬声器”命令设置的。 这是针对现有案例选择合适扬声器的情况。 当需要选择严格指定音量的扬声器时,该模式对于计算汽车的声音再现系统非常方便,因为它可以让您快速检查特定情况或特定情况下几种不同音响系统的运行情况空间有限。

可变扬声器模式使用不同类型的电子表格菜单。 与可变盒模式那样显示六种不同的箱体设计不同,而是同时显示六种不同的驱动器。 这使得快速比较多达六种不同的模型成为可能。

扬声器选项

如果您是扬声器箱体设计的新手,或者如果您很着急并且只想输入构建箱体所需的最低参数,请从“扬声器”菜单中选择“参数最小值”选项。 将出现一个窗口,您可以在其中输入最小参数,包括制造商名称(Manufacturer)、型号名称(Model)、Fs、Vas 和 Qts。 仅在设计带有反相器的外壳时才需要输入标称效率或灵敏度。

要输入完整参数(机械、电气、组合),请选择适当的命令。 接下来,我们对参数名称进行简要说明。

机械参数

Fs - 扬声器的自然共振频率 (Hz)。

质量保证 - 当考虑机械(非电磁)损耗或衰减时,扬声器在频率 Fs 处的品质因数。

沃什 - 弹性相当于扬声器悬架弹性的空气体积(立方英尺或英寸,以及升)。

CMS - 悬架的机械顺应系数(英寸每磅或毫米每牛顿)。

MMS - 扩散器的机械质量,考虑到空气动力载荷(盎司或克)。

RMS - 扬声器悬架的机械阻力(磅每秒或千克每秒)。

圣诞 - 扬声器音圈振荡的最大或峰值线性幅度(英寸、厘米或毫米)。 通常定义为线圈在一个方向上行进的距离,同时保持在磁隙上保持恒定振荡次数的能力。 该参数决定不出现失真的最大振荡幅度。

Sd - 扬声器的“活塞/锥体面积”(平方英寸或平方厘米)。 代表扬声器运动部分的面积。

- “活塞直径”(英寸或厘米)。

组合选项

数量 - 扬声器的频率值 Fs 的品质因数,考虑所有电磁和机械损耗。

- 半音量声负载时的标称扬声器效率(反射器位于无穷远)。 效率以百分比形式输入。

SPL - 扬声器在一半音量声负载下的额定灵敏度(反射器位于无穷远处)。 以分贝为单位输入。 灵敏度是在扬声器上施加 1 W 的电功率时沿 1 米距离处的轴测量的。 由于许多制造商在 2,83V 而不是 1W 的固定电压下测试扬声器,因此“完整扬声器参数”窗口中有一个 2,83V 选项。

电气参数

es - 频率值 Fs 的 Q 动态。 仅允许电磁(而非机械)损耗或振动阻尼。

Re - 音圈的直流电阻(欧姆)。

Le - 音圈电感(毫亨)。

Z - 扬声器的标称电磁阻抗(通常为 8 或 4 欧姆)。

BL - 扬声器驱动功率(牛顿/安培、米/特斯拉、磅/安培或英尺/特斯拉)。

Pe - 扬声器可处理的最大热功率 (W) 受热限制。 通常代表尚未烧坏音圈的最大电功率。

演讲者数据库

该数据库存储了来自不同制造商的大量扬声器的所有必要特性的值。 “射击领域”非常广泛,从列表的开头列出几家公司作为说明就足够了:A&S Speakers、Acoustic Research、AcousticPro - 以及从末尾开始:Xtasy Audio、Yamaha、Zachry。 当然,如果您还没有找到您要寻找的模型,那么可以将其与特征一起添加到数据库中,增加其中包含的信息。 此外,如果您有机会在特殊的测试用例屏幕中测量扬声器的幅频特性或从制造商处接收这些数据,则提供了逐点介绍实验值的变体。 当然,实验数据的加入会增加计算结果的准确性。

该程序还允许您自动选择满足预定条件的扬声器型号。 确定 Fs 和 Qts 值的范围就足够了 - 程序将立即提供许多适合所选声学设计的模型。

隔音罩及其参数

1. 反相器

优化低音反射式音箱设计的目标是选择一个能够在低音反射端口的调谐频率区域提供最均匀、最平滑的幅度响应的音量。

JBL Speakershop 的声学设计

1)低音响应大的系统和低音响应更“平滑”的系统; 2)欠阻尼系统(箱体体积小)和过阻尼系统(箱体体积大)

这种设计的优点是中低频响应更宽,锥体振幅更小,失真更小,效率更高,总体成本更低。

低音反射式箱体设计对扬声器参数的变化相对敏感。 在这种情况下,Qts 足够低(从 0,2 到 0,5)的扬声器效果更好。 与封闭式箱体设计相比,低音反射箱体设计可实现明显更高的谐振频率 (Fs)、更短的音圈音圈(低 Xmax)和更硬的悬架(小 Vas)。 缩小低音反射箱体的尺寸将需要更低的 Qts 和更低的 Vas。

2. 带通设计

带通 - 一种盒式设计,允许您通过使用双室外壳来控制低频和高频的幅度响应。 此外,扬声器位于外壳内部。 (如果扬声器数量超过XNUMX个,可以使用三腔箱等。)

JBL Speakershop 的声学设计 JBL Speakershop 的声学设计

带通设计意味着您可以使用比其他低音反射箱体设计使用的驱动器具有更高 Q 值(更小的磁铁)的驱动器。 它提供更低的失真(高阶失真被滤除)、提高工作频段的效率,并且几乎不需要低通分频滤波器。

带通的缺点包括端口“风琴管”的高阶谐振,这决定了较高频率的截止,以及设计的复杂性。

带通设计对扬声器的品质因数非常敏感。 四阶设计最适合 Qts 接近 4 的扬声器,六阶设计最适合 Q 因子接近 0,4 的扬声器。 一般来说,Qts 越高,带宽越窄。 Qts越低,其范围越宽,但同时,工作频段内特性的不均匀性也随之增加。 系数Vas和Cms对设计没有太大影响。

3. 采用无源辐射器(发射器)的声学设计

无源辐射器(类似于普通扬声器,但没有磁铁系统和音圈)充当箱体上的端口。 因此,在许多情况下,无源辐射器外壳的行为类似于低音反射式外壳。

JBL Speakershop 的声学设计JBL Speakershop 的声学设计

无源辐射器外壳设计的优点与低音反射外壳的优点相同,并且可以使用更小的外壳,但是,这并不总是适合所需尺寸的端口。 这确保了外壳内部噪声的再辐射最小化以及系统谐振以下区域中扬声器纸盆振幅的减小。 后一个好处是无源辐射器能够以极低频率驱动驱动器的结果。

正如人们所预料的那样,具有无源辐射器的外壳设计的缺点包括具有反相器的外壳的缺点以及在无源辐射器的谐振频率(Fp)下的较差的瞬态响应。 与低音扬声器相比,无源辐射器通常需要锥体有较大线性位移的可能性。 当然,设计的复杂性也是一个缺点。

4.封闭箱

封闭式外壳设计的优点是简单且尺寸通常较小。 扬声器特性的偏差通常对音质的影响较小。 更平坦的幅度响应以及与高功率放大器一起使用的可能性(因为扬声器不会在低频下卸载,就像使用低音反射箱时发生的那样)也是一个优点。

封闭外壳设计的缺点 - 效率低于使用带有反相器的外壳时的效率。 通常在封闭式设计中,品质因数大于0,3、低Fs和高Xmax和Vas的扬声器表现良好。 减少管道容积将需要降低 Qts 和 Vas。

JBL Speakershop 的声学设计JBL Speakershop 的声学设计

欠阻尼系统(箱体体积小)和过阻尼系统(箱体体积大)

以下是计算中使用的声学箱的参数。

Vb - 盒子的内部容积。

F3 - 半功率时的额定频率 (Hz) -3 dB。 表示低频滚降开始时幅度响应中断以下 3 dB 的点。

Fb - 低音反射箱体的谐振频率 (Hz)。

QL - 该案例的品质因数值是所有损耗的总和。 11 立方英尺(311 升)以下的箱子的 QL 值通常接近 7。较大的箱子的 QL 约为 5。

真空度 - 具有相当于无源散热器悬架弹性的空气量(立方英尺或英寸,以及升)。

Fp - 无源辐射器的自然谐振频率(Hz)。

质量控制 - 封闭类型情况下的品质因数值。

Dv - 低音反射外壳中端口或管道的直径或横截面积。

Lv - 低音反射式外壳中端口或管道的长度。

收到“输出”图形

JBL Speakershop 的声学设计

在此程序中,您可以访问六个具有不同特征的图表。 这些图表包括:归一化频率响应(通常称为频率或幅度响应)、输入 2,83 V 信号时的幅度响应、最大声功率、音圈阻抗特性、相位和群延迟。

特别说明

JBL Speakershop 的声学设计

由于客舱的传递功能而产生的特征“驼峰”

此评论涉及汽车内部的传递函数。 其特点在于,计算出的系统幅频特性(由结果图表显示)在很大程度上取决于整个低音扬声器系统将放置在的特定汽车(尺寸、设计等)。 上图显示,汽车内部导致频率响应发生显着变化,在 30-50 Hz 频率范围内出现“驼峰”发射。 《Master 12 Volt》N 1/98 中考虑了舱室传递函数的问题,测量的实验结果在同一期杂志的下一篇文章中给出。

在大多数计算程序中,传递函数被视为通用平均函数,SPEAKERSHOP 在这方面也不例外。 尽管提供了实验测量的传递函数的逐点输入。 使用实验数据的选择可以显着提高计算的准确性。 那么,如果没有这样的数据,那么在各个车型的低音幅频特性会发生什么变化的问题上,首先是陛下安装者的经验和灵感。

分频模块

该软件允许您计算从第一阶 (6 dB/oct) 到第四阶 (24 dB/oct) 的二路和三路无源分频系统以及多种滤波器类型:贝塞尔、巴特沃斯、切比雪夫、高斯、勒让德、线性相位和 Linkwitz Riley。

JBL Speakershop 的声学设计

作为计算的结果,用户选择的分频系统的电气图将出现在监视器屏幕上,指示其元件的确切特性。

JBL Speakershop 的声学设计

作为计算的结果,用户选择的分频系统的电气图将出现在监视器屏幕上,指示其元件的确切特性。

出版:cxem.net

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