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无线电电子与电气工程百科全书 论小型音响系统频率特性的失真和“深沉的低音”。 无线电电子电气工程百科全书
每个曾经独立构建声学系统 (AS) 的无线电爱好者都知道，即使项目的确切执行，设计作者的建议也并不总能带来预期的结果。 尽管在家中评估自制扬声器质量的所有复杂性或根本不可能，除了“通过耳朵”之外，设计的作者通常不提供评估其项目的方法或使用建议（放置和连接扬声器）。 碰巧在重复下一个“杰作”之后，当完成工作的喜悦过去时，一段痛苦的评估和结论开始了。 热情和一时的欣喜常常被几乎失望所取代。 确实，当“一切都按部就班”完成时，已经很难在完成的设计中寻找工作不满意的原因。 或者也许设计很好，但放大器“不是那样”或其他什么......熟悉？ 在过去几年的业余无线电杂志中查找有关扬声器系统设计的文章。 亲爱的作者，他们几乎盲目地创建了他们的版本，没有考虑机电转换和声学本身的物理特性。 毋庸置疑，国产扬声器的多项设计、工业扬声器的改进方法和动圈头都是成功的，值得关注。 许多设计已经成为高品质声音再现爱好者在根据原则创建或重新制作扬声器的无休止循环过程中的一个很好的“学校”：“它即将变得非常好......”。 但是，请注意，作者将他们的发展（最大）与前苏联 AS 工厂的工业设计进行了比较。 他们会尝试将他们的项目与 BOSE 或 JBL 等公司的产品进行比较...... 对购买中低价位进口音箱的反对意见如下：“谁告诉你，你客厅里这样的音箱会发声，而且不会发出悦耳的声音？”。 诸如“无论如何都不要这样做”之类的动机并不能令人信服。 当然，也有一些品牌声学样品在设计和声音方面是无与伦比的，但它们的成本（以及所有技术诀窍）非常高。 即使是现在，当真正有可能使用高质量的现代动圈磁头时，仍然会遇到对自制扬声器（已经基于新元素基础）的描述，继承了前几年的设计错误。 看来，在目前各种源材料的选择中，我们可以计算并胜任建造的只有音箱箱体（箱体）。 事实上，不仅AS的体积是质量的决定性指标。 有时，即使是从均匀频率响应的角度正确计算的情况也不听起来。 通过减少现有动圈磁头的主要缺点——中高频范围内明显的频率响应不均匀性，它们不会逊于三分之一的进口磁头，它们可用于制造满足要求苛刻的听众的扬声器. DIY 扬声器制作的美妙之处在于可以自由设计并获得您想要的东西，而不考虑（或几乎）成本，这是大规模生产无法实现的。 因此，过去和现在仍然有一种尝试补充知识并重新开始的感觉。 尽管本材料没有提供扬声器系统的具体设计，但扬声器低频部分操作的某些方面是从实用的角度呈现的，并且可以足够准确地重复或独立分析。 第一的。 房间的音响效果，或者更简单地说是客厅的音响效果，远非完美。 如果不能按照所有规则（“黄金分割0,618：1：1,618”的比例、吸音材料的合理使用、扬声器摆放位置的选择、听音点的选择等）来改善房间的声学效果.)，那么你真的应该看看这个迷你综合体并冷静下来。 否则，我们继续前进。 一方面，即使对环境进行了所有合理的改变，每个房间的声音仍然不同。 另一方面，我们每个人都知道自己家的特点，我们习惯了声音的“家”色彩。 我们的大脑下意识地开始将我们听到的声音转变为其原始颜色。 因此，您在房间中真正需要尝试做的是尽量减少驻波，将混响水平提高到可接受的水平，移除或抑制谐振物体（表面）并组织正确的聆听区域。 第二。 基于数字技术的新声源的出现，如 Hi-Fi 视频（带 FM 录音）、录音机、PC (MPEG)、小型和迷你光盘，对扬声器提出了新的要求：提高相位和幅度的均匀性频率特性，宽动态范围，最小互调失真。 扬声器失真的性质是由声音再现过程的物理特性决定的，并且是多方面的，以至于在实践中几乎无法消除所有类型的失真。 但是，其中一些在业余无线电世界中得到了很好的研究，因此可以在设计过程中加以控制。 主要规则应该是这样的：每种失真都会单独仔细地减少。 第三。 工作成本。 无论如何，制造一个好的“家用”扬声器所花费的材料和组件成本将大大低于扬声器的成本，如果可能的话，你会购买的。 这意味着将您的知识投入到设计中是非常有利可图的，这就是所谓的“为自己”。 最后一件事。 购买品牌扬声器时，除了制造商之外，没有人会针对特定情况向您提供有关其放置和正确“调音”的建议。 卖家和互联网都没有这些信息——只有来自同一家商店的“专家”的主观意见。 除了一些扬声器型号，它们附有在工作频带中测量的频率响应和谐波的打印输出，我们被迫在“小猪”的基础上购买几乎所有品牌的音响。 我们从动态磁头的选择开始。 这将决定扬声器的类型，即二分频或三分频设计。 根据经验，我可以说在家中构建三分频扬声器系统非常困难。 与双向扬声器相比，研究和实验成本增加了一倍。 尝试根据声功率（标称功率，考虑到灵敏度）为双向扬声器选择动圈磁头 LF-MF 到 MF-HF 为 1,5 ... 3,0 到 1,0。 磁头频率范围的重叠必须至少为2倍频程（4倍），否则将无法保证磁头在滤波段频率区域内的相频特性的精确匹配和平滑过渡. LF 磁头最好使用二阶交叉滤波器，HF 磁头使用三阶交叉滤波器。 这些看似微不足道的要求实际上很难实现，但比对三分频扬声器做同样的事情要容易。 影响一对喷头选择的下一个参数是扩散器的直径。 已知散热器的有效直径越大（Deff.=Dg/sqrt(2)，Dg为在波纹中心测得的锥体直径），在较高工作频率时头型越窄。 有一个公式将动感头的辐射方向角与发射波长（l）和扩散器的有效直径Deff联系起来。 在 pi*Deff.D=0,25 [1,6] 的条件下提供向前进入半空间 (p) 的辐射。 在高频下，辐射方向图甚至更窄。 例如，对于频率为 6 kHz 的 2GD-13 型低频磁头（Deff.=7 cm）（该类型磁头的极限，沿辐射轴测量），辐射方向图具有开口TC/24 量级的角度在-3 dB 的水平上。 这种辐射方向不适用于住宅区（除了你，坐在听音区的中央，没有人会听到任何声音）。 这决定了该头在 1500 ... 2000 Hz 范围内的 LF-HF 频带的频率部分的选择，同时提供了 TC / 6 量级的辐射方向图的张角。 当使用锥体直径较小的低音扬声器时，允许的交叉频率可以按比例增加。 以类似的方式论证，射频头的选择应优先考虑辐射面直径较小的设计（6GDV-1、6GDV-6、10GDV-2 等）。 还建议根据文献 [2] 中反复引用的方法改进所选的动态头，以减少扩散器的泛音和寄生共振。 在我看来，唯一不可取的就是以各种方式降低低音扬声器自身的品质因数。 在计算声学设计、功率放大器 (PA) 的输出参数和滤波器的电路时，测量和考虑所选头的设计参数更有利可图。 否则，低频时磁头的效率会降低，这将使与高频磁头匹配以获得扬声器均匀的声频响应的任务变得更加复杂。 使用降低低频磁头固有品质因数的方法还有另一个显着的缺点。 安装有阻尼磁头的扬声器在低频时的辐射相位失真比使用无阻尼磁头和特殊校正电路时更大。 例如，6GD-2、Qts = 0,37（通过声阻抗面板阻尼）的扬声器具有平坦的频率响应，但 50 Hz 频率下的相移为 + pi / 2，而 Qts = 0,71（无 PAS） ）在 PA 中进行频率响应校正 - 相同频率下的相移仅为 + pi / 6，即减少3倍。 下一步是声学设计的选择。 为了更轻松地设置扬声器分频器并在将系统放置在房间中时提供更大的自由度，建议选择每个头都有单独外壳的设计。 这允许您相对于 LF 深度移动 HF 发射器，以调整滤波器部分频率区域中的辐射相位，并且在将 HF 头安装在环形支架上的球形外壳中的情况下，可引导声轴高频头在低频连接体的任何方向上都直接指向听众。 相同的低音扬声器有多少种外壳设计。 看起来它们都是使用相同的众所周知的方法计算的，但它们的数量和类型却截然不同。 测量了7个不同年份的6GD-2头的参数后，您对结果感到非常惊讶。 磁头 Fr 的谐振频率值范围为 31...55 Hz，等效品质因数 Qts - 0,62...1,38，等效体积 Vas - 从 65 升到 380 升！ 对于等效体积为 65 升且品质因数为 0,62 的头部实例，可以计算出客厅可接受尺寸的设计，但对于 300 升且 Qts = 0,93 的情况，家人和亲戚不太可能理解你。 对于从20GDN-1到75GDN-1的压缩头，参数的分布结果较小，但它们的值与技术数据表中给出的数据相差很大。 对于扬声器的家用设计来说（就箱体壁所用材料的厚度、成品扬声器的重量和尺寸、放置在房间中的便利性而言）可接受的箱体体积为30-45升。 此外，容量为30-35升的箱子应按照“黄金分割”比例制作内部尺寸。 大体积的箱子应采用地板结构的形式，并用垫片强制缝合相对的侧板。 主体材料的厚度为 16-25 毫米，内表面必须粘合 15-30 毫米厚的油毡和泡沫垫或 20-30 毫米厚的自制垫（棉绒 + 纱布）。 低音扬声器放置在窄侧面板的顶部边缘，即前面。 毫无疑问，在大多数情况下，这种尺寸的封闭式扬声器，安装有可供其使用的低频头，其最终的品质因数将大于统一，即在谐振频率区域的频率响应上，将观察到 +2 ... +6 dB 的“驼峰”。 而且，这种扬声器的可再现频率的下限将为75-100Hz，这显然是不够的。 尽管如此，扬声器频率响应中的这些类型的失真都经过完美的数学建模 [3]，并且可以通过选择动态头来预先确定，可以通过 PA 或其他设备之前包含的有源滤波器轻松测量和最小化。 关于体型的选择。 是的，封闭式扬声器更容易制造，但它只能让您在低音区域使用动态磁头的潜力 25-40%，无论磁头自身的谐振频率如何！ 其原因在于，由于扩散器冲程的设计限制，动圈头无法在谐振频率区域产生所需的声功率水平，从而出现较大的非线性和互调失真。 随着再现信号的频率降低到 50-80 Hz 以下，体积为 30-45 升的封闭式扬声器中的大多数低频头在物理上无法提供由同一头产生的声压水平额定输入电功率，频率为 300-2000 Hz。 随着频率降低到谐振频率（Fs 是扬声器箱体体积中头部的谐振频率）以下，最大声功率（不要与频率响应混淆）的下降几乎是线性的，斜率为 24每倍频程分贝。 我建议您重新计算频率为 30 Hz、Fs 等于 60 Hz 时封闭式扬声器的最大声功率级 - 对于 1 瓦的头，我们将得到小于 100 W 的模拟功率！ 因此，打造“家用”小容量扬声器唯一可接受的就是使用反相器（FI）的设计。 在可再现信号的频率接近 FI 调谐频率 Ff 时，扩散器振荡的幅度急剧减小。 因此，由于扩散器悬架的设计、磁系统和音圈的边界尺寸，非线性和互调失真得以减少。 然而，由于扩散器刚性不足而引起的非线性畸变反而增加。 所有这些都说明有利于所谓的使用。 压缩头。 通过AS的正确设计，头部移动系统在FI调谐频率下的振荡幅度可以比在封闭情况下的相同频率下小25-30倍。 这意味着在低频下，FI 扬声器比具有类似非线性和互调失真的封闭式设计扬声器具有更大的动态范围。 最有趣的是选择反相器Ff的调谐频率。 在自由空间中将 Ff 调整为磁头共振频率的经典方法在绝大多数情况下都是合理的。 在这种情况下，在频率响应的均匀性和扬声器在接近共振频率（但不低于 Ff）的最大可能声功率之间达成折衷。 这种情况下低频头 Qts 的等效品质因数应在 0,35 ... 0,55 的范围内。 在小型扬声器系统中使用具有0.15=0,65…1,5的高品质因数的低频头的情况下，通常很难或不可能在任何音量的情况下获得均匀的频率响应。 因此，建议将 Ff 调整到比磁头 Fp 的谐振频率低 2 ... 3 倍（更精确 - 见下文）的频率。 同时，高于频率Ff的扬声器的频率响应实际上将重复相同音量的封闭式扬声器的频率响应。
Ff越低，频率响应越接近。 在低频 Ff 处，低频处的 AS 辐射也有更小的相位失真和更小的群延迟时间（图 1-4）。 头 6GD-2，Qts(5=0,62，Fр=31 Hz，Vаs=241 l，SPL=92,3 dB/W*m。不同声学设计的估计数据： 1. 带反相器的扬声器，最佳音量 550 升，Ff = 20 Hz 2. 带反相器的扬声器，容积 32 升，Ff = 25 Hz 3. 封闭式扬声器，最佳容积 386 升 4. 封闭式扬声器，容积 32 升 头提供 108 dB 电平在 300-2000 Hz 的宽频带内，额定输入功率 b W。 FI 的计算尺寸如下： 对于容积为 550 升的扬声器 - 直径为 15 厘米，长度为 7 厘米 对于容积为 32 升的扬声器 - 直径为 5 厘米，长度为 24 厘米10 cm -15% 来计算特定低频头的最佳（最小可能）FI 调谐频率 (Ffi min)。 否则，这是确定频率的标准，从该标准开始，当施加额定电功率时，特定动圈头（在具有FI的扬声器中）能够提供不小于中频的最大声压：Fphi min= 0,8 / SQRT( Dg * sqrt(Ng)) * SPL/Xmax，其中 Ng 为扬声器箱体中安装的同类型头的数量 Dg 为扩散器的直径（位于波纹中心），cm SPL - 是头部的灵敏度 dB/W*m Xmax 是扩散器的最大位移（在一个方向上），cm。 最主要的是频率Ffi min（低于该频率，头部产生的最大声压）开始急剧下降，实际上不取决于身体体积或头部的自然共振频率。 因此，计算一个 FI 调谐到低于 Fphi min 的频率的箱体是没有意义的 - 即使在体积非常大的扬声器箱体中，您也无法从低频驱动器获得可接受的声学返回，尽管扬声器的频率响应可能是最佳的。 示例： 10GD-34 (25GDN-1-4)：Ffi 最小值 = 0,8 / sqrt10,5 * 84 / 0,6 = 35 Hz (98dB) 6GD-2：Ffi 最小值 = 0,8 / sqrt21 * 91,4，0,5/32 = 104 Hz (10dB) 30GD-20 (1GDN-4-0,8)：Fphi 最小值 = 16,7/sqrt86 * 0,8/21 = 98 Hz (30 dB) 2GD-75 (1GDN -4-0,8)：Fphi 最小值 = 21 / sqrt86 * 0,8 / 19 = 105 赫兹（XNUMX 分贝）
你问：“这就是深沉低音的秘密吗？” 这些是真正的 FI 调谐频率，在该频率下，这些头可以提供与额定输入功率下的中频压力相当的声压。 此外 - 一切都很简单： 1. 如果头部自身的谐振频率不低于 Ffi min 且品质因数 Qts=0,3...0,5，则可以随意根据众所周知的方法用 FI 计算身体 [3 ]。 因此，您将获得具有平坦频率响应的最佳扬声器，而无需应用额外的 PA 校正。 2. 如果磁头自身的谐振频率不低于 Ffi min 且品质因数 Qts=0,6...1,5，则有机会制造具有调谐到频率 Ffi min 的 FI 的任何可接受音量的扬声器。 在这种情况下，只有使用 PA 频率响应的适当校正（Linkwitz 校正器 - 见下文）才能获得扬声器的平坦频率响应。 3. 如果磁头自身的谐振频率 Fр < 0,85 * Ffi min，那么您可以考虑在扬声器中安装两个或多个相同类型的磁头，然后按照选项 1 或 2 或完全放弃使用此类型扬声器低频部分的磁头数。 “强制”低频头100%工作的其他方法是构建两、三音量扬声器，将低频头放置在外壳内，通过FI端口（端口）辐射。 这样的AC在家里计算起来确实很困难。 关于相位逆变器设计的一些信息。 管式FI的标准设计必须满足以下条件：刚性和管材无共振泛音，FI的孔（管）直径应选择不小于管材直径的1/4。低频头锥。 由于 FI 与动圈头一样，是声音振动的来源，因此 FI 管不应产生任何额外的泛音。 用铅笔敲击 PHI 管壁。 如果“响”，则用橡胶、油毡将 FI 管的外表面粘上一层和/或用石膏、绝缘胶带（不是胶带）包裹 5-6 层。 扬声器前面板上的 FI 孔必须放置在距离低频头边缘不超过 10-15 厘米的位置。 原则上，FI 输出可以放置在扬声器箱体的任何一侧或后壁上。 仅当扬声器安装在家具部分之间的空间或靠近墙壁或其他限制侧面或背面辐射的物体时，FI 孔必须放置在前面板上。 在计算 FI 管的长度时，假设管的内边缘必须至少与 AU 外壳的对面壁的内表面保持其直径的距离。 如果不满足此条件，则重新计算具有较小直径的 FI。 您可以使用两个内径为计算出的一个 AI 的 0,71 的 FI，而不是一个 FI。 将管道末端弄圆也很有用。 用吸声剂填充扬声器箱体-随意，不包括FI区域，但不超过15克/升。 影响扬声器音质的另一种失真类型是声波衍射损失。 这种类型的失真出现在100-800Hz频率区域，是低于某一频率的扬声器产生的声压逐渐降低。 尽管这种类型的失真是众所周知的，但我们的业余无线电文献中对它的描述是错误的，显然是在第一次将外国文章翻译成俄语时。 这种类型的失真向我们解释为“各种形式的扬声器箱体的频率响应失真”[6]。 然而，当将扬声器放置在“墙上”时，任何形状的箱体中的衍射失真都可能很小。 事实上，当扬声器壁的内表面粘贴吸声材料时，扬声器的内表面可以制成接近球形的。 原则上，这样一个 AU 的 AX 行为会改变吗？ 不。 重点是这个。 在低频时，扬声器发出的波长远大于扬声器本身的物理尺寸，因此声波围绕扬声器外壳传播，即被辐射到2pi（周围）的空间中。 在高频下，发射波长小于扬声器前面板的尺寸，辐射只能向前，即。 进入半空间[4]。 因此，在向扬声器提供恒定电功率的情况下，在动态磁头的水平 AH 下（在 200-500 Hz 范围内，低频磁头极少数情况下会出现异常），从某个频率开始，系统沿辐射轴的 AH 增加至 +6 dB。 在 AC 设计中没有尖锐的外部边缘时，可以观察到 AC 最平滑的行为（图 5）。 在标准外壳的情况下，衍射畸变的AX有局部最小值和最大值，但随着频率的增加，AU沿辐射轴的反冲仍然增加了2倍（图b）。 扬声器输出（理想情况下）增加 3 dB 时的平均频率 (Hz) 可以使用以下经验公式以 Hz 为单位计算：Fd=115/W，其中 W 是扬声器的前面板宽度（以米为单位）。 仅当扬声器放置在非客厅的自由空间中时，才会出现 +6 dB 衍射损耗导致的失真量。 包围扬声器的低频声波在一定程度上从扬声器通常安装在墙壁附近的墙壁反射并到达听众。 因此，实际测得的损耗值为3-4dB。 衍射失真的存在可以通过厂家给出的工业扬声器的声学特性来验证（图7-9）：
通过在前置放大器和功率放大器之间的声音再现路径中包含最简单的校正链 R4C4R5 来补偿这些 AX 失真非常简单（图 10）。 选择电阻比率 R4=R5/2（校正值约为 3,5 dB）及其额定值（以 kOhm 为单位）后，我们使用以下公式确定电容 C4（以微法为单位）：C4=130/(R5*Fd)。
计算示例： 1. 扬声器前面板宽度：25 cm 2. 确定频率 Fd= 115/0,25=460 Hz 3. 选择 R5=4,7 kΩ，R4=4,7/2=2,4 kΩ 4. 确定 С4=130/(4,7 *460)=0,062 µF (62 nF) 你可能记不住了。 在对某些说话者应用这样的修正之后，后者可能会开始“咕哝”。 这很正常，因为。 大多数基于普通低频头的小音量扬声器所得到的品质因数明显高于0,71。 每个高品质声音再现爱好者都会注意到，当将扬声器放置在 0,4 ... 0,7 米高的支架上时，特别是如果它们也远离墙壁 0,3 ... 0,6 米，扬声器输出电平会明显下降低音喇叭。 在这种情况下，使用音调控制直观地增加低频信号电平 +3 ... + 5 dB，您会观察到什么？ 没错——一种更“真实”的声音，也许还有“咕哝”。 在这种情况下，低频放大器的音调控制仅减少声波衍射的失真。 顺便说一句，就最大限度地减少房间声学对扬声器频率响应的影响而言，沿着房间的长墙放置扬声器是最佳选择。
现在想象一下图 7-9 中所示的 AX 扬声器，如果这些“家用”扬声器的设计者注意使用无源滤波器补偿这种类型的失真。 AS“Corvette”和“Vega”会“咕哝”，但“Estonia”不会。 顺便说一句，第一个是在封闭的情况下制作的，“Estonia”和“Vega” - AI 调谐到 40-45 Hz。 对这些音箱的AH分析表明：15AC-111“Vega”——由于AU采用的低频头的高品质因数，AX在80-90Hz的频率上有2- 3 dB（扬声器的品质因数为1,3）。 在任何情况下，都会观察到“咕噜声”，并且需要使用有源滤波器校正 AH。 使用调至 40 Hz 的 AI 接近最佳值 (35 Hz)，但不应用于校正 AH，而是用于完全不同的目的 - 提供低音扬声器的最大声功率。 • 35AC-021“爱沙尼亚” - 几乎是最均匀的AH，但将AI设置为45 Hz的频率并不能充分利用低音头的潜力。 将外壳体积增加15-20%并将AI调音频率降低至21-27 Hz将是有益的。 75AC-001“Corvette” - 在 180 Hz 频率处没有下降 3 dB，但在 90-95 Hz 频率处上升 3 dB，这是由扬声器的品质因数导致的，等于 1,3 -1,4 由于外壳体积小。 扬声器的低频声功率仅由高品质低频头 100GDN-3 提供。 建议使用AI和AH校正器。 因此，如果扬声器的最终品质因数为 1,1 ... 2，即在 AX AU 上，在 1-6 Hz 区域内有 +60 ... 110 dB 的上升（明显的“咕噜声”迹象），并且 AU 的音量至少比同等音量小 2-3 倍低频头 Vas 的值，也就是说，根据 Linkwitz 变换电路对有源滤波器应用 AX 校正是有意义的，该电路的示例如图 10 所示。 4（不包括 R4C5RXNUMX）。
在进行 AX 校正的同时，该电路还对谐振频率以下区域的信号相位进行局部校正，从而减少扬声器的相位失真。 校正器的AH和PFC如图11所示。 12和图32 1,8. 计算容量为 98 升的扬声器的品质因数特性，在频率为 500 Hz 时等于 32，以获得 3 至 0,71 Hz (-6 dB) 的声压水平声学特性，最终品质因数等于 2（低音扬声器头 0,62GD-31，Qts=12，Fр=XNUMX Hz）。 校正器的 AX 在低频区域每倍频程增加 XNUMX dB，以补偿封闭式扬声器 AX 的类似下降。 但仅在这些频率下，封闭式 AS 的过载能力较低。 因此，对于将 AI 调谐到频率 Ffi min 的 AU，最好使用这样的 AH 校正。 对于已完工（或在建）的核电站，确定这一点非常简单。 首先，我们关闭并密封反相器的开口，并在封闭的音箱箱体中测量低频头的电阻模块。 通过电阻模量的最大值，我们确定了音箱中低频头Fs的谐振频率。 然后我们打开AI孔，再次测量头部的电阻模块。 我们通过电阻模量的最小值来确定 AI Ff 的谐振频率。 通常，在高于和低于找到的最小值的频率下，头部阻抗模量具有明显的峰值。 如果 Ff 大于或等于 Fs，那么无论如何 AI AS 配置错误。 如果 Ff 高于 Ffi min，则将 AI 管道的长度与所需 Ff 减少的平方成比例增加，并将 AI 调整到频率 Ffi min。 当计算长度的AI管道无法实际安装在AU外壳中时，则使用更小直径的管道。 有一种观点认为，在AU中安装另一个AI，与现有的类似，会降低AI调节频率。 这种观点是错误的。 事实上，AI 调谐频率增加了 sqrt2 倍，同时 AI 内部的空气速度降低，这在某些情况下很有用（此外，较小直径的管道更硬）。 换句话说，安装两个相同的 MT 相当于使用一个长度相同的 MT，其内径比其中一个 MT 的管径大 sqrt2 倍。 现在有必要确定 AU 中频率 Fs 处低音扬声器的最终品质因数，其中 AI 调谐至频率 Ffi min。 在家里，通过声压直接测量扬声器的频率响应几乎不可能做到这一点。 在PC上使用专门的软件计算得到AC值更容易、更准确。 然而，任何数学建模方法都涉及特定动态头的多达 10-30 个已知参数，而这些参数又很难在家里测量。 我提出了一种非常简单的方法来确定扬声器的品质因数，准确度约为 10-15%，这还需要任何驻极体麦克风 (IEC-3) 和前置放大器，其频率响应范围为 10 到 10000赫兹。 重新关闭并密封 FI AS 孔（如果有）。 之后，将麦克风放置在距低频头的扩散器2-5毫米的紧邻处，距离其中心为扩散器半径的2/3处。 交流电压表连接到麦克风放大器的输出，来自 AF 发生器的信号被馈送到头部（通过具有平坦频率响应的 PA）。 提供给头部的功率不应超过0,1-0,5W。 通过将发生器的频率从 500 Hz 更改为 20 Hz，可以构建扬声器的频率响应。 他们确信 Fs 区域存在“驼峰”，并且频率响应斜率低于该频率 12 dB/倍频程。 求频率接近或略高于 Fs 时的最大输出电压与频率 500 Hz 时的输出电压之比。 结果值是平方的。 结果将等于具有 FI 的扬声器的品质因数值。 现阶段任何降低低音扬声器品质因数的方法（PAS、PA负输出阻抗等）的拥护者都可以在封闭式扬声器的情况下选择吸声材料的用量（PAS设计、Rout PA值）以获得所需的品质因数值。 当使用大量吸声材料但不超过 15 ... 23 克/升 [7] 时，最好在 FI 和 FI 之间使用线框“组织”3-5 升的自由空间。低频头。 对于那些能够计算或确定安装在特定扬声器箱体中的低频驱动器（具有已知测量参数）的品质因数的人来说，现有的标准方法是更好的选择。 仅当 FI 调谐到频率 Fphi min（在至少比频率Fs低10倍。 我们继续确定 RC 校正阶段的评级。 运算放大器推荐2UD157（对于立体声版本的校正器，运算放大器校正电路用于单位增益）。 由于校正器元件的计算相当复杂，对于扬声器品质因数和频率Fs=2 Hz的各种值，计算机计算RC值的结果如表1所示。 对于频率Fs的其他值，只需根据公式重新计算电容器的电容额定值：C80'= 1 C80/P'z。
类似地，重新计算电容器C2和C3的电容值。 您可以保持电容器的电容值不变，并以同样的方式重新计算电阻V1-VZ。 唯一的限制是电阻器 B2 的阻值不应小于 2 kOhm，因为。 是运算放大器在高频时的主要负载。 当校正器在 PA 之前（音色块之前）打开时，系统在声压方面的实际频率响应将是水平的，与较低工作频率的公差为 ± 2 dB（表中所示，主题到 Fphi min < F (-ZdB))，扬声器的等效品质因数为 0,71、1。 RC 额定值的选择精度必须达到 1,6%。 当AC值等于4及更高（表5的6-7-1-30行）时，校正器在20-13 Hz频率（16-20-24-XNUMX dB）处的频率响应显着上升。 为了防止 MIND 和 AS 使用从校正器输出获取的实际信号出现明显过载，建议在 MIND 输入处使用截止频率为 30-35 Hz 的一阶高通滤波器（或音块）。 这可以通过在 PA 输入端更换（或安装）一个电容器来完成，该电容器的电容（以 nF 为单位）可使用公式 5000 / Vin. 计算，其中 Rin. - PA（或音调模块）的输入阻抗，kOhm。 扬声器的声音，其频率响应以两种所示的方式进行校正，不仅会让您满意，而且会让您感到惊讶。 您最终会感觉到低频范围内完全没有音染——不会有“咕哝”声。 放大器的低音控制最终将有效地发挥其应有的作用。 低音深度控制±3-5 dB就足够了。 对于所应用的低频动态驱动器来说，扬声器较低工作频率下的声压返回将是最大可能的。
使用带有校准声卡（频率响应 15...17000 Hz ±0,2 dB）的 Intel Pentium III 级多媒体 PC 进行建模和直接测量头部和扬声器的特性（以确认计算结果）。 使用了各种免费软件，包括 JBL、Blaupunkt 和 Peerless 程序的演示版本（信号发生器仿真器、白噪声频率响应计、1/2-1/12 倍频程粉红噪声频谱分析仪、计算封闭式扬声器参数的程序、带 FI 的扬声器等）软件设置将频率分辨率设置为小于 0,3 Hz。 此外，我们还使用了：PA 60 W，在 10-40000 Hz 范围内有轻微失真，以及驻极体麦克风（配有前置放大器），已知频率响应在 30-15000 Hz ±1,0 dB 范围内。 通过实验验证结论的正确性如下。 获得“场合”封闭式扬声器“Bifrons”（匈牙利，布达佩斯，工厂“BEA6”，1975年起，体积36升，多层主体由实木制成，填充棉绒12克/升，9（！）宽带BEA6 HX-125-8 型磁头，每个标称功率为 12 W，谐振频率为 68-71 Hz，Qts = 1,02 ... 1,08）完美再现了古典音乐、爵士乐。 一到听摇滚或者现代电子音乐，扬声器就立刻“失去”了自己的位置（这是在额定功率108W、灵敏度88dB/W*m的情况下）。 测量 HX-125-8 头的参数并在 PC 上对扬声器进行建模显示了工厂设计的所有缺点。 由于采用封闭式设计，这些扬声器实际上甚至无法发出 10MAS-1 在 60 Hz 频率下产生的功率（频率响应从 110 Hz 开始下降）。 用调谐到 9 Hz 的 FI（见图）替换 38 个扬声器中的一个会产生惊人的效果。 扬声器响起。 比较改变前后扬声器频率响应的测量结果（频率响应实际上并没有改变）并不那么重要，因为扬声器声音性质的变化 - 它们已成为“杂食性” ”。 即使在室内乐团和合唱团的录音中，也出现了前所未有的通透、深度和清晰。 此外，系统在 35-200 Hz 区域内的频率响应通过所述有源滤波器进行了校正，该有源滤波器在 PA 输入端打开。 由于频率响应的校正，最重要的是相位响应，扬声器开始以非常高的保真度再现低音音域。 在描述扬声器的声音时，可以使用诸如“正确性”、“弹性”、“力量”、“情感”这样的绰号。 例如，当在 Pink Floyd 专辑 The Wall 中播放直升机的声音时，房间里的一切都开始振动。 这是由诚实的 10 瓦以 40 Hz 的频率“创建”的。 在这些改进之后，扬声器在家庭影院系统中占据了一个值得“领先”的位置（相信我，低音炮已经变得无关紧要了）。 警告！ 如果您的 PA 的最大输出功率超过扬声器低频头的额定功率三倍或更多倍，我建议使用保险丝保护扬声器免受过载，电流可以使用以下公式计算：头， Rg——磁头对直流电的电阻。 出版：cxem.net
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