Kinh nghiệm thiết kế loa siêu trầm

Việc truyền âm thanh ngày nay là không thể tưởng tượng được nếu không có thành phần tần số thấp của tín hiệu âm thanh. Do đó, ngày càng có nhiều trình điều khiển không thờ ơ với chất lượng âm thanh trong xe, bổ sung cho đài phát thanh stereo và một vài loa (như trình cài đặt của Mỹ sẽ nói, boong tàu và hai đèn) với các loa mở rộng dải âm thanh được tái tạo ở cả giới hạn trên và đặc biệt là giới hạn dưới. Do tín hiệu 20 Hz - 150 Hz không có tác dụng thực tế đối với hiệu ứng âm thanh nổi, nên người ta thường cách ly nó trong một kênh, được tạo ra với một trường hợp âm thanh, từ đó đơn giản hóa thiết kế mạch và bảo toàn không gian của khoang hành khách. Và do thực tế là âm thanh trong vùng tần số âm trầm lan ra xung quanh chướng ngại vật, bạn có thể đặt thùng loa siêu trầm ở bất kỳ phần tự do nào của xe. Hộp âm thanh được làm bằng các vật liệu khác nhau: ván ép, ván dăm, nhựa. Cũng có những bậc thầy như vậy sử dụng gỗ từ các nhạc cụ.

Thiết kế âm thanh của loa siêu trầm, nếu đây không phải là một bộ phận đúc sẵn đã được sản xuất, thường bao gồm: thiết kế và tính toán hệ thống loa cho một đơn đặt hàng cụ thể, sản xuất thùng cách âm và lắp đặt hệ thống trong xe hơi. Kể từ khi subwoofers thiết kế âm thanh đòi hỏi sự sáng tạo, mỗi cài đặt tổng thể là chìa khóa để thực hiện riêng của mình. Khi đã đồng ý với khách hàng về các vấn đề cơ bản, thuyền trưởng tiến hành tính toán chi tiết về âm học trong tương lai. Hàng chục thiết kế vỏ cho loa siêu trầm có thể được giảm xuống thành một số loại chính, trong đó nổi tiếng nhất là các hệ thống khép kín, đảo pha và hệ thống với loa thụ động.

Khi thiết kế hệ thống loa siêu trầm, họ thường cố gắng đạt được chức năng truyền tốt, nghĩa là tỷ lệ tốt của áp suất âm thanh được tạo ra bởi nó và tín hiệu đầu vào phức tạp. Các hàm truyền của ba hệ thống được đề cập về cơ bản giống như các hàm truyền của bộ lọc thông cao, tương ứng, của bậc hai và bậc bốn, với độ dốc của đặc tính tần số biên độ đối với tần số thấp 12 dB trên quãng tám và 24 dB trên quãng tám, và đáp ứng tần số cuối cùng trong dải tần số phụ thuộc vào tần số thấp. các đặc tính của loa được sử dụng, bộ lọc chéo được sử dụng, thiết kế và vật liệu của vỏ, cũng như các khả năng của bộ khuếch đại công suất. Với tất cả các tính năng này trong thiết kế âm thanh của loa siêu trầm,

Để nghiên cứu chi tiết về thiết kế, ngày nay bạn có thể sử dụng các chương trình tính toán đặc biệt của máy tính, đặt các tham số của loa siêu trầm "ở đầu vào" và nhận các đặc điểm được đề xuất của vỏ loa "ở đầu ra". Đôi khi, trình cài đặt phải sử dụng tương đương với máy tính để sử dụng một số đặc điểm âm lượng của thùng loa: nếu nhà sản xuất loa siêu trầm đưa ra khuyến nghị về các loại thùng cách âm và âm lượng của chúng, thì rất khó để tính được âm lượng bên trong của loa siêu trầm. Một số người lắp đặt tỉ mỉ đôi khi sử dụng một số loại chất hạt đồng nhất (tất nhiên là không có khả năng làm hỏng bề mặt của loa), ngủ thiếp đi và đo thể tích tương đương của không khí bị dịch chuyển.

Vỏ loa là một yếu tố thiết yếu của toàn bộ hệ thống loa siêu trầm. Nó không chỉ có âm lượng bên trong tối ưu để chứa loa và các thành phần cần thiết, mà còn có đủ cường độ - không chỉ cơ học, mà còn cả âm thanh. Thực tế là một loa siêu trầm động hoạt động giống như một máy bơm, nén không khí phía trước bộ khuếch tán và cắt nó từ phía sau theo hướng dọc trục. Trong trường hợp này, các giá trị áp suất ở cả hai bên bằng nhau, nhưng ngược lại theo pha, do đó, trong trường hợp không có hoặc không đủ cách điện của bề mặt trước và sau của loa, sẽ xảy ra hiện tượng ngắn mạch âm thanh. Để tránh điều đó, cần phải cung cấp sự dịch pha của tín hiệu âm thanh phát ra từ mặt sau của bộ khuếch tán, ví dụ, bằng một nửa bước sóng. Điều này đạt được bằng cách cài đặt " Thanh âm thanh vách ngăn, thường được đóng ở dạng vỏ. Phân vùng này càng lớn (hoặc âm lượng của vỏ càng lớn), về mặt lý thuyết thì âm lượng của tín hiệu sẽ không bị đóng lại. ) ảnh hưởng đến độ cao của tần số cộng hưởng của nó, sau đó hình dạng của cơ thể chủ yếu ảnh hưởng đến sự hình thành sóng đứng do sự cộng hưởng của chính cơ thể phát sinh ở một tần số cụ thể. Để chống lại sự hình thành của sóng đứng, chúng dùng đến loa di chuyển từ trung tâm trường hợp âm thanh Không thành công nhất được coi là hình khối của trường hợp âm thanh với một loa nằm ở một khoảng cách bằng nhau từ tất cả các bức tường của nó. về mặt lý thuyết thì âm của tín hiệu sẽ không bị đóng âm. Nếu thể tích cơ thể (nghĩa là giá trị của khối không khí được bao bọc trong nó) ảnh hưởng đến chiều cao của tần số cộng hưởng của nó, thì hình dạng của cơ thể ảnh hưởng chủ yếu đến sự hình thành của sóng đứng do sự cộng hưởng của chính cơ thể phát sinh ở một tần số cụ thể. Để chống lại sự hình thành của sóng đứng, họ dùng đến sự dịch chuyển của loa từ trung tâm của thùng cách âm. Trong trường hợp này, hình dạng khối của vỏ âm thanh với loa nằm ở khoảng cách bằng nhau từ tất cả các bức tường của nó được coi là không thành công nhất. về mặt lý thuyết thì âm của tín hiệu sẽ không bị đóng âm. Nếu thể tích cơ thể (nghĩa là giá trị của khối không khí được bao bọc trong nó) ảnh hưởng đến chiều cao của tần số cộng hưởng của nó, thì hình dạng của cơ thể ảnh hưởng chủ yếu đến sự hình thành của sóng đứng do sự cộng hưởng của chính cơ thể phát sinh ở một tần số cụ thể. Để chống lại sự hình thành của sóng đứng, họ dùng đến sự dịch chuyển của loa từ trung tâm của thùng cách âm. Trong trường hợp này, hình dạng khối của vỏ âm thanh với loa nằm ở khoảng cách bằng nhau từ tất cả các bức tường của nó được coi là không thành công nhất. phát sinh ở một hoặc một tần số khác. Để chống lại sự hình thành của sóng đứng, họ dùng đến sự dịch chuyển của loa từ trung tâm của thùng cách âm. Trong trường hợp này, hình dạng khối của vỏ âm thanh với loa nằm ở khoảng cách bằng nhau từ tất cả các bức tường của nó được coi là không thành công nhất. phát sinh ở một hoặc một tần số khác. Để chống lại sự hình thành của sóng đứng, họ dùng đến sự dịch chuyển của loa từ trung tâm của thùng cách âm. Trong trường hợp này, hình dạng khối của vỏ âm thanh với loa nằm ở khoảng cách bằng nhau từ tất cả các bức tường của nó được coi là không thành công nhất.

Vị trí của loa so với các bức tường của nhà ở

Thiết kế vỏ phần lớn quyết định các đặc tính âm thanh của hệ thống loa siêu trầm, mặc dù điều quan trọng không kém là vật liệu nào được sử dụng trong sản xuất. Ngày nay chúng có thể là: gỗ, nhựa, thủy tinh hữu cơ, gốm sứ và thậm chí là bê tông. Hầu hết các bậc thầy coi ván dăm cỡ trung bình (MDF) là thực tế nhất: chúng có đặc tính cách âm tốt, giá cả phải chăng, mật độ đồng đều (không giống như gỗ dán nhiều lớp), trọng lượng riêng cao, và cũng cho vay tốt cho nghề mộc. Cũng cần lưu ý rằng các bậc thầy chế tạo hệ thống âm thanh xe hơi cạnh tranh thường sử dụng các vật liệu kỳ lạ hoặc trong suốt trong quá trình sản xuất thùng loa siêu trầm không phải vì đặc tính bất thường của chúng,

Hệ thống khép kín

Kích thước thùng loa siêu trầm tối ưu

Các hệ thống loại này có đặc tính âm học tốt với sự đơn giản về cấu trúc. Âm lượng của vỏ xác định giới hạn của dải tần trong đó loa siêu trầm được cài đặt sẽ có các đặc điểm tối ưu: nếu âm lượng không đủ cho loa này, thì áp suất bên trong vỏ sẽ cao hơn bên ngoài và âm thấp nhất sẽ bị suy yếu. Với âm lượng giảm hơn nữa, việc mất thành phần tần số thấp sẽ tăng lên và ngược lại, các âm cao hơn sẽ được nhấn mạnh, tăng cường hiệu ứng thùng thùng, thay vì âm trầm dày và rõ. Do đó, với việc thiếu không gian trống, tốt hơn là sử dụng một loa siêu trầm nhỏ hơn, ví dụ như một loa 8 inch, thay vì giới hạn trường hợp loa 10 hoặc 15 inch càng nhiều càng tốt.

Việc tăng âm lượng thùng loa phía trên nhà sản xuất loa siêu trầm khuyến nghị của nhà sản xuất có thể tăng lợi nhuận ở tần số thấp nhất, nhưng chủ sẽ gặp phải vấn đề lớn hơn khi lắp đặt nó trong xe hơi. Biểu đồ trên mô tả các kích thước vỏ tối ưu được đề xuất cho các loa siêu trầm có đường kính khác nhau.

Hệ thống đảo pha

Để tìm kiếm các sơ đồ thiết kế âm thanh hiệu quả hơn cho các loa tần số thấp, các bậc thầy đã bắt đầu sử dụng các trường hợp với bộ biến tần pha và các loại ống âm khác nhau trong nhiều thập kỷ trước. Sự quan tâm đến chúng đặc biệt tăng lên trong những năm gần đây, với sự phát triển của thiết bị hi-fi do thực tế là chúng cho phép bạn mở rộng phạm vi tần số được sao chép. Một số bậc thầy cho rằng nó hợp lý để dành những nỗ lực bổ sung để vượt ra ngoài thiết kế khép kín và đạt được lợi nhuận ở tần số thấp.

Trong các trường hợp ngược pha, ống hình trụ hoặc hình chữ nhật được sử dụng, thường được điều chỉnh theo một tần số cụ thể. Thiết kế âm thanh của một loa siêu trầm với việc sử dụng các trường hợp như vậy đòi hỏi rất nhiều kiến ​​thức và kinh nghiệm lý thuyết từ bộ cài đặt, vì để có được chức năng truyền tốt, cần phải phối hợp, ví dụ, các yếu tố như ảnh hưởng lẫn nhau của khả năng chống bức xạ của bộ khuếch tán pha và ống biến tần pha.

Lỗi, ví dụ, khi tính toán yếu tố chất lượng, cũng như thiết kế và điều chỉnh phản xạ âm trầm, là lý do khiến hệ thống loa bị lầm bầm, hoặc âm trầm bị xóa nhòa. Và ngay cả khi đường ống biến tần pha được điều chỉnh theo tần số yêu cầu, nó có thể trở thành nguồn biến dạng phi tuyến nếu, ví dụ, tốc độ không khí trong nó vượt quá mức cho phép (không nên vượt quá 5% tốc độ âm thanh): trong trường hợp này, luồng không khí trở nên hỗn loạn. Độ nhạy của chức năng truyền (áp suất âm thanh) của hệ thống đảo pha với tần số không phù hợp của biến tần pha là rất cao, và sau khi lắp ráp cuối cùng, có thể cần phải tinh chỉnh.

Đánh giá hiệu quả và chất lượng âm thanh của một hệ thống loa siêu trầm cụ thể, các học viên thường sử dụng phân tích mức áp suất âm thanh, ví dụ, trong các dải tần số một phần ba của dải tần số hoạt động của nó. Để đo mức này và các đặc điểm quan trọng khác của hệ thống loa siêu trầm đã hoàn thành, bạn có thể sử dụng các công cụ phân tích thời gian thực (xem "Master 12 Volt" N 3 cho 1997). Tính hợp pháp của các đánh giá chủ quan của các chuyên gia âm thanh cũng được công nhận.

Hộp nặng cho âm bass nhẹ

Điều này không có nghĩa là việc chế tạo vỏ hoặc loa cho loa siêu trầm ô tô là vô cùng khó khăn. Nếu bạn làm theo hướng dẫn và khuyến nghị của các chuyên gia, thì ngay cả với một bộ dụng cụ cầm tay hạn chế, một nghệ nhân có khả năng có thể tạo ra một hệ thống loa chất lượng cao. Như đã lưu ý ở trên, các thợ thủ công thường sử dụng loại ván dăm, có các tính chất cơ học và âm học cần thiết. Ít sử dụng ván ép nhiều lớp. Tùy thuộc vào kỹ năng của bậc thầy trong nghề mộc, khó khăn cho anh ta có thể được thể hiện bằng cách cưa và lắp các bề mặt của hộp vào các góc. Đặc biệt khó đạt được kết nối chất lượng cao chỉ bằng dụng cụ cầm tay. "Phổ biến" trong sản xuất các cấu trúc như vậy, việc khớp nối các bề mặt theo nguyên tắc "dovetail" là không phù hợp, vì hầu hết các ván dăm gỗ, như ván ép nhiều lớp, không có độ bền cơ học cần thiết của cấu trúc của thành phần kết dính và chất độn chip. Hình vẽ cho thấy một số loại khớp góc được sử dụng trong sản xuất ống dẫn cho hệ thống loa siêu trầm ô tô.

Cái nhìn của chủ

Victor Polyakov, Công ty Trò chơi Nga

Trong thực tế, chúng tôi đã thấy rằng những khách hàng đánh giá cao chất lượng âm thanh của hệ thống âm thanh xe hơi ưu tiên cho các thiết kế biến tần pha mặc dù chi phí bổ sung. Hơn nữa, các nhà sản xuất loa siêu trầm tạo điều kiện cho nhiệm vụ của chúng tôi với các khuyến nghị để tính toán các thân máy, đường ống và tần số cắt chéo.

Chúng tôi cũng đã bị thuyết phục rằng việc sử dụng vật liệu chất lượng cao cho thùng cách âm là hợp lý. Chúng tôi sử dụng bảng mạch Jamo tốt. Đối với loa siêu trầm, một tấm inch là lý tưởng, nó không chỉ bền, được xử lý tốt, mà còn có đặc tính âm thanh tốt, mà không cần xử lý bề mặt bổ sung. Đối với trang trí nội thất, cao su bọt đặc biệt được sử dụng, và để hoàn thiện tổng thể của thiết kế, các trường hợp được phủ thảm và vật liệu âm thanh đặc biệt trong suốt.

Công ty chúng tôi hiện có một gam màu đầy đủ của các vật liệu như vậy, và điều quan trọng là khách hàng nhận thức rõ hơn về các khả năng và tùy chọn có sẵn cho hiệu suất âm học trong xe của mình.

Dmitry Gurinovich, công ty "Trung tâm Remers-Center"

Nhiều khách hàng có xu hướng tiết kiệm một hoặc hai vật liệu cho loa xe hơi, vì vậy chúng tôi thấy rằng có thể sử dụng thành công ván ép nhiều lớp 20 mm và ván dăm 15 mm để sản xuất vỏ loa siêu trầm, đặc biệt là ngày nay bạn có thể sử dụng nhựa đặc biệt để lắp ráp chúng keo âm hoặc keo Flex, giữ rất tốt và tạo độ kín. Lớp phủ vinyl mang lại vẻ ngoài đẹp và độ kín, điều này rất quan trọng đối với điều kiện xe hơi. Chúng tôi tin rằng sự đầy đủ tối ưu như vậy là cách tiếp cận đúng đắn. Khi chúng tôi nhận được một đơn đặt hàng rất đắt tiền, gỗ rắn có liên quan.

Nói chung, việc lựa chọn vật liệu trực tiếp phụ thuộc vào tình hình tài chính của khách hàng.

Serge Dudyrev, công ty SV Art

Khi tính toán các hộp, trước tiên bạn cần ghi nhớ loa nào bạn muốn gửi kèm theo trong trường hợp. Không có gì bí mật rằng nhà sản xuất bổ sung cho các sản phẩm của mình một mô tả về các đặc tính kỹ thuật, trong đó các thông số của các loa tương tự phải được chỉ định. Rõ ràng là điều này đơn giản hóa rất nhiều công việc của trình cài đặt. Một số công ty sản xuất âm học, cung cấp các tùy chọn khác nhau cho cấu hình của các hộp để có được màu sắc âm thanh khác nhau từ cùng một loa. Đây là một điểm cộng lớn khi làm việc với một khách hàng có niềm đam mê âm nhạc nhất định.

Nếu trong quá trình cài đặt, bạn phải xử lý loa có thông số không được biết trước hoặc yêu cầu kiểm tra hai lần chính xác hơn, thì những dữ liệu cần thiết này có thể được lấy bằng các phép đo của riêng bạn - với sự trợ giúp của máy phát âm thanh. Người ta tin rằng phương pháp này chính xác hơn, nhưng tốn nhiều thời gian hơn và do đó đòi hỏi chi phí vật liệu và thời gian lớn.

Về nguyên tắc, đối với bất kỳ loa nào, có thể tạo ra một hộp có cấu hình bất kỳ. Không có hạn chế nghiêm ngặt - tất cả phụ thuộc vào các mục tiêu mà trình cài đặt theo đuổi. Lấy ví dụ một hộp kín thông thường. Với âm lượng nhỏ, giảm xóc của loa rất cao, và do đó nó có thể chịu được công suất cao. Tuy nhiên, với sự tăng âm lượng, tiếng vang có thể xuất hiện. Tăng âm lượng của hộp, chúng tôi giảm tiếng vang, nhưng đồng thời giới hạn của công suất đầu vào giảm. Thông thường chúng tôi thiết kế các hộp trong đó loa mang lại công suất tốt và không ngân nga.

Chúng tôi làm hộp từ ván ép nhiều lớp chất lượng cao. Hơn nữa, để đạt được chất lượng tốt nhất của tường hộp, chúng tôi tạo ra 10 lớp gỗ dán được kết nối bằng keo đặc biệt của hai lớp. Do đó, độ dày của tường ít nhất là 20 mm; đối với loa 10 inch, mức tối thiểu cho phép là 15 mm. Bên trong, các bức tường gỗ dán nhất thiết phải được dán bằng vật liệu hấp thụ âm thanh.

Hình dạng hình thang của chiếc hộp không được chúng ta lựa chọn một cách tình cờ. Cấu hình này ngay lập tức loại bỏ một vài hướng sóng đứng. Điều mong muốn là các bức tường của hộp không song song, vì vậy hình thang là khá thỏa đáng với chúng tôi. Ngoài ra, hình thức của hộp này là hợp lý hơn do cấu hình của khoang hành lý của xe.