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无线电电子与电气工程百科全书 声学系统的计算和设计。 无线电电子电气工程百科全书
无后壁机箱 这种情况的主谐振频率
其中 I 是盒子的深度，m； S——孔面积，m2。 对于相对平坦的情况，主共振频率处的声功率增加 3-6 dB；对于较深的情况，主共振频率处的声功率增加 6-10 dB，从而使所研究的声音出现不自然的音色。 如果 fI = fG，则较低频率下声功率的增加最为显着。 建议使用谐振频率低于箱体谐振频率的扬声器； 最常见的比率是 fG / fY = 0,5 - 0,7。 没有后盖的外壳目前不用作高质量播放系统中的声学设计。 如果没有其他选择，则外壳应尽可能平坦。 一个没有后盖的带喇叭的箱子，应该放在离墙至少20厘米的地方，建议用厚地毯吸湿。 如果扬声器应该沿着其中一面墙壁放置，那么最好沿着较短的一面，靠近它的中间。 结案计算 将扬声器安装在足够音量的封闭外壳中可以令人满意地再现低频，因为锥体的前侧完全受到保护，免受来自后侧的辐射。 与扬声器安装在有限尺寸的隔音板中相比，这导致低频声功率的降低更慢。 安装在中型封闭箱体 fP 中的扬声器的谐振频率，前提是扬声器所占的面积小于其所安装墙壁面积的三分之一，按以下顺序确定： 1）确定移动扬声器系统СР的悬架的灵活性； 2）使用公式计算案例中空气量的灵活性
其中 V 是情况下的空气体积，m3, 等于其内部体积减去扬声器的体积，第一近似值为 0,4 d4； d——扩散器直径，m； 3）关于 SG / CB 使用图 4 中的列线图。 20-4确定给定体积V的情况下提供的比率fP/fG。声屏中扬声器的机械共振频率可以从表中得到。 11-XNUMX。 如果您需要使用现有的扬声器来创建一个谐振频率为 fP 的封闭箱体形式的声学系统，则所需的箱体体积按以下顺序确定： 1) 从表中取声屏中扬声器的谐振频率 fG 的值。 4-11； 2) 确定移动扬声器系统 SG 的悬挂灵活性； 3) 给出所需的比率 fР / fГ 后，根据图 4 中的图表确定。 20-XNUMX对应的比值SG/SV，求出密闭情况下所需的风量CD的弹性；
4) 使用公式计算箱内所需空气量（以立方米为单位） 通过将扬声器音量与计算值 V 相加得到机箱的总内部容积。 如果fG的值未知或者在足够大尺寸的声屏中很难确定它，那么您可以在没有屏幕的情况下测量扬声器的机械谐振频率fB，并使用图4中的fP / fB曲线。 20-XNUMX。 上述计算仅对频率 f 有效<;40/L（L 是箱子的深度，以米为单位）。 在这方面，必须通过用吸音材料覆盖这些内壁来保护封闭外壳中的扬声器锥体的后侧免受内壁反射的对应于较高频率的声波的影响。 封闭箱的尺寸可以通过填充玻璃棉或类似材料来减小。 这样的填充相当于增加了40%的外壳体积。
如果通过计算得到的频率/p足够低，那么扬声器的Q应该在1左右。如果频率fP高到无法接受，那么通过将品质因数降低到Q值约0,1可以获得良好的结果； 在这种情况下，当然，有必要从频率开始将放大器中的较低频率提高约 6 dB / 倍频程
反相器计算 低音反射是带有附加孔1的情况4（图21-3），其位于安装在同一墙上的扬声器2旁边，并且其面积通常等于扩散器的面积。 指定反相孔的深度、其边长比，计算扩散器的有效面积（确定孔的面积）并取反相器的谐振频率fФ = fГ，根据列线图如图所示4-22 您可以确定案件所需的体积。
隧道尽头到箱体后壁的距离不得小于dG /2。 在频率 fФ 处，低音反射可以被视为声学变压器，可以改善扬声器与空气负载的匹配。 尽管锥体前部传递的声功率在此频率下会降低，但总体声功率会显着增加。 同时，由于纸盆位移幅度的减小，非线性失真显着减少，扬声器的额定功率增加。
当使用隧道 4 时，倒相孔的深度可以从壳体壁的厚度（图 21-30，a）变化到约等于 5 / fF 的值（图 4-21，b）。 隧道相当长，允许使用小盒子。 在低于 fF 的频率下，空气体积的柔性响应增加，并在孔中的空气质量和扬声器移动系统的质量之间形成刚性连接。 因此，空气质量被添加到运动系统的质量中，并与悬架的柔韧性一起形成共振频率 f1 < fФ 的机械电路。 当扩散器以这个频率向前移动时，孔中的空气向后移动（反之亦然），辐射效率可以忽略不计。 在频率高于 fФ 时，孔内气团的阻力变高，低音反射可被视为完全封闭的情况。 空气体积的刚度添加到悬架的刚度上，并与移动系统的质量一起形成谐振频率 f2 > fФ 的电路。 频率为 f2 的反相孔的发射非常小。 低音反射中扬声器 RG 的总电阻抗通常在频率 f4 和 f23 处有两个最大值（图 1-2 中的实线），位于平面声屏中扬声器谐振频率 fG 的两侧（如图4-23中的虚线所示，其中R为扬声器线圈对直流电的电阻）。
反相器中扬声器的阻抗峰值明显低于声屏中扬声器的峰值，然而Q1和Q2的对应值却高于声屏中扬声器的Qr。 该缺点在频率f1处尤其明显，因为漫射器速度的增加导致非线性失真的增加，而在该频率处缺乏有用的辐射而促进了非线性失真的可见性。 这种现象可以通过限制放大器在接近 f1 的频率下的输出功率来解决。 如果希望反相器中扬声器的频率响应在工作频率范围的较低部分是水平的，从 /r 开始，则必须满足条件 Qr = 0,6。 随着QG的增大，Qg的值增大，QF的值减小，从而导致频率响应不均匀。 如果不能降低 Qr，则至少需要抑制频率 f2 处的频率响应峰值，该峰值出现在 QG > 0,6 处。 这是通过将吸音材料 4 引入盒子中来实现的（见图 4-21）。 有时整个体积都充满了玻璃棉。 在这种情况下，反相孔的面积，由图 4 中的列线图计算得到。 22-2,5应增加XNUMX倍。 在低音反射中引入大量吸音材料会导致低频辐射减弱，如果要将特性扩展到这些频率，至少达到fG，则应确保显着增加在放大器的低频。 通过改变孔的面积（例如，通过固定板使其旋转改变孔的面积）或隧道的深度来调整相位逆变器。 必须努力确保分离谐振阻抗峰值的频率间隔与倍频程没有显着差异； 峰值幅度相等； 通过添加阻尼材料消除了箱内驻波引起的任何额外峰值。 与相同体积的封闭箱相比，反相器的优势是在 5 到 2 个八度音程范围内声功率增加约 XNUMX dB，并在 fph - XNUMX/f 频率范围内减少非线性失真在相同的声功率下。 低音反射式的缺点是在低于 fФ 的频率下声功率比在封闭的盒子中下降得更快，并且需要进行调音。 案例建设 在安装了扬声器的情况下，可能在声音范围的一个或多个频率处产生共振，导致声音再现的音色发生令人不快的变化。 这种现象在部分或完全封闭的情况下最为明显。 使用高密度材料有助于减少墙壁振动。 用于这些目的的胶合板必须至少有 20 毫米厚。 将干河沙倒入两片薄胶合板之间会产生良好的效果。 墙壁，尤其是背面和部分正面，必须用木块加固。 可以使用刨花板。 箱壁阻尼 外壳1（图4-24）的内表面覆盖有一层厚度至少为6mm的吸音材料10（或双倍厚度的平行表面对中的一个）。 然而，较低频率的驻波并没有被消除。 最好的结果是通过将箱子的体积除以一个或多个吸音隔板2，例如5-10毫米厚的毡。 在这种情况下，由一个或多个隔板与扬声器隔开的箱体部分需要很少的声学处理。 高音喇叭 4 必须用几层吸音材料或金属罩 5 保护低音喇叭锥体后侧的辐射。低音喇叭 3 放置在外壳底部。
扬声器放置 放置扬声器的孔就像一根管子，其长度等于墙壁或木板的厚度。 该管的共振和反共振，以及来自孔边缘的反射，会导致频率响应不均匀。 明显的建议是将孔的边缘斜切，或将扬声器安装在较薄的屏幕中，然后将其放置在墙壁或正常厚度的屏幕中。
抽屉形状 在较低的频率下，扬声器会辐射出球面波，而盒子的边缘，尤其是构成前壁的那些边缘，会在声波的路径中形成障碍。 这会导致波前失真（衍射）和来自边缘的二次辐射，从而导致干扰现象，从而导致频率响应的峰值和谷值高达 ± 5 dB。 从对抗二次辐射的角度来看，理想的形状是球体，最差的形状是立方体，其中一侧的中心有一个扬声器。 扬声器放置在靠近短边之一的矩形长方体比立方体更可取。 然而，理想的最佳近似是由放置在长方体上的长方形截棱锥给出（图 4-25）。 对于任何形状，希望盒子具有不同的线性尺寸； 没有一个线性尺寸比其他尺寸大得多或小得多； 最大箱体尺寸不应超过工作范围较低频率的 1/4 波长。 装饰布 不应导致声功率的显着损失。 最合适的织物是由坚硬、结实（棉或塑料）松散编织的线制成的。 不希望使用由柔软蓬松的线制成的织物。 分组和扬声器相位 组连接由在一个声屏中彼此靠近放置的多个相同扬声器形成。 一组扬声器在较低频率下具有较大的辐射面积（当使用一个扬声器时，这将需要显着增加移动系统的尺寸和重量）； 同时，从瞬态模式和高频再现的角度来看，具有相对较轻的移动系统的独立扬声器的优点得以保留。 组中每个扬声器的辐射空气阻力在较低频率下增加 n 倍（ha 是组中扬声器的数量）。 如果振荡空气的质量没有同时增加 n 倍的平方根，这将有可能获得显着的声功率增益。 结果，在 n == 2 -:- 4 时，声功率显着增加，但仍然没有增加 n 倍（对于相同的电功率），并且 n 的进一步增加几乎没有增益。 振荡空气质量的增加降低了组中每个扬声器的共振频率，因此扩大了工作频率范围，特别是在大 i 时显着。 一组扬声器中最令人满意的连接是并联； 则系统的 Q 不会与 QG 不同。 如果需要组的电阻等于一个扬声器的电阻，那么从组的最佳Q的角度来看，最好使用扬声器的串并联（其中的数量应该等于 n2，其中 n = 1, 2, 3 ...)。 每当扬声器连接成一个组时，它们必须正确定相：当直流电源（如低压电池）连接到输入端子时，所有扬声器的锥体必须朝同一方向移位。 改变扬声器锥体的位移方向是通过改变其输入端的切换顺序来完成的。 如果将一组扬声器放在一个封闭的盒子里很困难 - 根据计算，外壳所需的体积大得无法接受，那么可以将扬声器放置在一个小的吸音屏或一个装满吸音的小盒子里材料，通过放大器中的适当校正来补偿低频辐射的衰减。 组连接的缺点包括在较高频率的频率响应和方向性中存在明显的不规则性。 二分频和三分频扬声器系统 扬声器选择。 I级音质的声音再现通常可以通过使用全频扬声器，如4GD4、4GD7或4GD28，或将与该级对应的全频范围分成两个频段来获得。 为了确保以“最高”级别的质量再现声音，有必要将整个范围划分为三个频段。 用于再现特定频段的扬声器的标称频率范围在使用斜率为 6 dB/倍频程的滤波器时应比该频段宽两个倍频程，而在使用斜率为 12 dB/倍频程的滤波器时应比该频段宽两个倍频程。 双向系统的分频频率通常在 400 到 1 Hz 之间选择。 在三路系统中，低频链路的工作频率可达 200-300 Hz，中频链路的工作频率可达 600-2 Hz。 在分频频率附近，由于扬声器的相互作用，经常会出现明显的失真。 如果每个扬声器到收听者的距离不相等，则系统的频率响应可能具有明显的不均匀性，这是由输入信号的相位关系决定的。 分离过滤器。 连接高音扬声器最简单的方法是通过一个电容器来保护高音扬声器在低频时不会过载。 当主扬声器没有足够宽的频率范围时使用这种包含。 电容电容由下式计算
式中，fP 为交叉频率，Hz； RP - 频率 fР 处的扬声器阻抗，欧姆。 使用适当构造的滤波器，每个扬声器应仅在其设计的频率范围内工作。 通带中的滤波器损耗应尽可能低。 滤波器在不同斜率处的电感和电容，定义为衰减随频率变化每倍频程的变化，使用以下公式计算。
对于 6 dB/倍频程斜率（滤波器 上 图中的示意图。 4-26) 对于 12dB/倍频程斜率（滤波器如图 4-27 所示）
在公式 (4-11) 和 (4-12) 中，电感具有毫亨和电容的尺寸 - 微法拉。
根据计算，选择具有最接近大标称标准电容的电容器。 要选择电容，可以并联多个电容器。 显然，如果电容器的电容量与计算得到的值有偏差，则分离频率将与规定值不同。
如果滤波器需要几十微法甚至更高的电容，那么为了减小其尺寸，建议使用电解电容。 由于后者是有极性的，并且会在交流电路中工作，因此在每个滤波器部分都需要使用两个背靠背电容器，每个电容器的容量应尽可能接近计算得出的容量. 在无变压器晶体管放大器的分频滤波器部分，可以使用一个电解电容器，观察其包含的正确极性。 三路声学单元的滤波器（图 4-28）是上述两个滤波器的组合。 第一个将低频区域与中频区域分开； 然后将后者除以第二个过滤器。 两个滤波器不必具有相同的截止斜率； 他们应该只计算一个电阻。
计算交叉滤波器的方法是基于相等的假设和分离频带中扬声器的有源特性。 由于在交叉频率处的扬声器阻抗可以具有显着的电感分量，为了避免重叠区域的频率失真，在计算时应考虑中低频扬声器的电感作为滤波器的一部分，即，制作一个与扬声器串联的滤波线圈，其电感小于扬声器的电感计算值。 如果多频段系统链路中扬声器的阻抗不相等，则应尽量采用组连接的方式选择阻抗相等的链路（也可以采用高频扬声器串联）。 两个或三个高音扬声器的并联使得它们可以与几乎任何低音炮结合使用。 通过使用由电阻器制成的分压器增加高频链路的输入阻抗，可以消除声学系统链路的阻抗值可能存在的差异。 如果在两连杆或三连杆系统（例如1GD-3）中使用多个高音扬声器，则应将它们放置在外壳中，使其轴线与水平面之间的角度约为20-30°。 如果在多频段声音再现系统中仅使用一个高音扬声器，其阻抗大于低音扬声器的阻抗，则为了均衡高音区域分频滤波器的负载电阻，高音扬声器应与电阻适当的电阻。 立体声扬声器系统 双声道立体声系统的扬声器必须完全相同。 它们应该按照图 4 放置。 参见图29-XNUMX，其中阴影表示最佳立体声效果的区域。
扬声器的方向取决于它们的指向特性，并且必须通过实验确定。 扬声器轴不应在聆听区域相交。 出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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