THiết kế loa JBL

"Thiết kế âm thanh, hoặc hộp, mà bạn đã chọn cho loa siêu trầm, sẽ là yếu tố quyết định để đạt được âm thanh chất lượng cao trong vùng âm trầm tần số thấp."
Từ mô tả loa siêu trầm xe hơi JBL

Dành thời gian để tranh luận về những gì và tại sao loa siêu trầm cần thiết kế âm thanh, và theo đó, phần mềm để tính toán (xem "12 Volt Master" N 1/97, trang 52, N 5/97, trang 18, N 1/98, trang 62), có lẽ không cần thiết. Chúng tôi tiến hành ngay lập tức và trực tiếp đến chủ đề xem xét - phần mềm máy tính SPEAKERSHOP, được chuẩn bị bởi các chuyên gia JBL để phát triển và tính toán các thông số thiết kế âm thanh của loa siêu trầm. Ngay lập tức chúng tôi bảo lưu rằng chương trình sẽ hoạt động tốt đối với âm học tại nhà, nhưng đây không phải là trường hợp của chúng tôi và nó cho phép chúng tôi thực hiện các phép tính không chỉ cho loa JBL, mà thực sự cho nhiều loại sản phẩm - những giá trị của các đặc tính cần thiết sẽ được biết đến.

JBL SPEAKERSHOP - phần mềm, ở một mức độ nào đó được biết đến bởi các trình cài đặt chính của Nga. Anh ấy đã đến với họ theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả qua Internet. Năm nay, công ty JBL trong phần âm thanh xe hơi ở Nga có một nhà phân phối độc quyền - MMS. Bây giờ, SPEAKERSHOP đã có sẵn cho tất cả mọi người và khách hàng MMS nhận được phiên bản gốc cùng với mô tả chi tiết bằng tiếng Nga.

SPEAKERSHOP bao gồm hai phần độc lập và bổ sung: Mô-đun bao vây - để tính toán thiết kế âm thanh và Mô-đun chéo - để tính toán các tham số của các bộ lọc tách. Vì vậy, hãy bắt đầu theo thứ tự.

Mô-đun bao vây

Phần mềm này giúp xác định âm lượng và kích thước của vỏ và đánh giá chất lượng âm thanh. Thiết kế được phân tích trong hai giai đoạn. Trước hết, nó được xác định làm thế nào nó sẽ hoạt động ở mức độ nghe bình thường. Quy trình này được gọi là phân tích trên các tín hiệu nhỏ và bao gồm việc tính toán đáp ứng biên độ (tần số), đặc tính kháng của cuộn dây thoại, đáp ứng pha và độ trễ nhóm. Thứ hai, chế độ âm lượng tối đa được mô hình hóa cho thiết kế. Giai đoạn này được gọi là phân tích trên các tín hiệu lớn và bao gồm các định mức của công suất âm nhiệt trong dải tần số trung bình và đặc tính của công suất tối đa cho các độ lệch khác nhau.

Hai cách để sử dụng chương trình

Có hai cách xây dựng các tòa nhà sử dụng chương trình SPEAKERSHOP Enclosure Module. Một trong số đó liên quan đến việc xây dựng nhà ở cho một số loa được chọn. Đồng thời, các đặc điểm của trường hợp khác nhau. Một cách khác là để tìm kiếm loa thích hợp cho một trường hợp hiện có: bạn nhận mô hình loa. phương pháp xây dựng có thể được chọn bằng cách sử dụng lệnh Variable trong menu Options.

Khi chương trình Mô-đun bao vây SPEAKERSHOP được khởi chạy lần đầu tiên, chế độ mặc định là chế độ trong đó các đặc điểm thiết kế âm thanh có thể thay đổi.

Bảng tính chứa các cột để xây dựng sáu tòa nhà. Ba thiết bị đầu tiên được thiết kế để tính toán các trường hợp có phản xạ âm trầm - để tối ưu, tùy chỉnh (tức là được thiết kế bởi chính chủ) và cho các trường hợp được thiết kế cho một dải tần số cụ thể. Cột tiếp theo dành cho thiết kế nhà ở tùy chỉnh với bộ phát thụ động. Hai cột cuối cùng được thiết kế để thiết kế tối ưu và tùy chỉnh cho các thùng kín. Vì các thiết kế thuộc nhiều loại khác nhau được hiển thị đồng thời trong bảng tính, bạn có thể dễ dàng so sánh chúng. Các tùy chọn loa được hiển thị ở khu vực phía dưới bên trái của bảng tính. Biểu đồ dưới đây giống nhau cho cả hai phương pháp.

Chế độ khi chính loa là biến được đặt bằng lệnh Biến-Loa trong menu Tùy chọn. Đây là trong trường hợp bạn chọn loa phù hợp cho một thùng loa hiện có. Chế độ này rất thuận tiện cho việc tính toán hệ thống tái tạo âm thanh của ô tô khi cần chọn loa cho âm lượng quy định nghiêm ngặt, vì nó cho phép bạn kiểm tra nhanh hoạt động của một số hệ thống loa khác nhau trong một tòa nhà cụ thể hoặc trong một không gian hạn chế nhất định.

Trong chế độ Biến-Loa, một loại menu bảng tính khác được sử dụng. Thay vì hiển thị sáu thiết kế tủ khác nhau, như trong chế độ Hộp biến đổi, sáu loa khác nhau được hiển thị đồng thời. Điều này giúp có thể nhanh chóng so sánh tới sáu mô hình khác nhau.

Cài đặt loa

Nếu bạn chưa quen với thiết kế thùng loa âm thanh hoặc bạn đang vội và chỉ muốn nhập các tham số tối thiểu cần thiết để xây dựng thùng loa, hãy chọn tùy chọn Tối thiểu tham số trong menu Loa. Một cửa sổ sẽ xuất hiện trong đó bạn có thể nhập các tham số tối thiểu, bao gồm tên của nhà sản xuất (Nhà sản xuất), tên của mô hình (Model), Fs, Vas và Qts. Hiệu quả danh nghĩa hoặc độ nhạy phải được nhập chỉ khi thiết kế các trường hợp có phản xạ âm trầm.

Để nhập đầy đủ thông số (cơ, điện, kết hợp), chọn lệnh thích hợp. Tiếp theo, chúng tôi đưa ra một giải thích ngắn gọn về các chỉ định của các tham số.

Thông số cơ khí

Fs - Tần số cộng hưởng riêng của loa (Hz).

Qms - Yếu tố chất lượng của loa ở tần số Fs khi tính đến tổn thất hoặc suy giảm cơ học (không điện từ) của nó.

Vas - Một thể tích không khí có độ đàn hồi tương đương với độ đàn hồi của hệ thống treo loa (feet khối hoặc inch, cũng như lít).

Cms - Hệ số treo của tuân thủ cơ học (inch mỗi pound hoặc milimet trên newton).

Mms - Khối lượng cơ học của bộ khuếch tán, có tính đến tải trọng khí động học (ounce hoặc gram).

Rms - Điện trở cơ trong hệ thống treo loa (pound mỗi giây hoặc kilogam mỗi giây).

Xmas - Biên độ tuyến tính cực đại hoặc cực đại của các rung động của cuộn dây giọng nói của người nói (inch, centimet hoặc milimet). Nó thường được định nghĩa là khoảng cách mà cuộn dây có thể di chuyển theo một hướng trong khi vẫn duy trì khả năng duy trì số lượng rung động không đổi trong khoảng cách nam châm. Tham số này xác định biên độ dao động cực đại mà tại đó biến dạng không xuất hiện.

Sd - Khu vực Piston / Khuếch tán của loa Loa (inch vuông hoặc cm vuông). Thể hiện giá trị của khu vực của bộ phận chuyển động của loa.

Dia - "Đường kính pít-tông" (inch hoặc centimet).

Thông số kết hợp

Qts - Hệ số Q của loa đối với giá trị của tần số Fs, có tính đến tất cả các tổn thất điện từ và cơ học.

h® - Hiệu suất loa danh nghĩa ở mức tải âm bằng một nửa âm lượng (gương phản xạ được đặt ở khoảng cách đến vô cực). Hiệu quả được giới thiệu dưới dạng phần trăm.

SPL - Độ nhạy danh nghĩa của loa ở mức tải âm bằng một nửa âm lượng (gương phản xạ nằm ở khoảng cách đến vô cực). Nó được nhập bằng decibel. Độ nhạy được lấy khi đo dọc theo trục ở khoảng cách 1 mét khi cấp 1 W năng lượng điện cho loa. Do nhiều nhà sản xuất kiểm tra loa của họ ở điện áp cố định 2,83 V, thay vì 1 W, tùy chọn 2,83 V có sẵn trong cửa sổ Thông số loa đầy đủ.

Thông số điện

Qes - Q động cho giá trị tần số Fs. Chỉ cho phép tổn thất điện từ (phi cơ học) hoặc suy giảm rung động.

Re - Cuộc kháng chiến của giọng nói cuộn dây DC (Ohm).

Lê - Điện cảm cuộn dây (milligenry).

Z - Trở kháng điện từ danh nghĩa của loa (thường là 8 hoặc 4 ohms).

BL - Công suất ổ điện của loa (Newton / Amp, Meter / Tesla, Pound / Amp hoặc Foot / Tesla).

Pe - Công suất điện tối đa giới hạn nhiệt (W) mà loa có thể hoạt động. Thường đại diện cho năng lượng điện tối đa chưa dẫn đến sự kiệt sức của cuộn dây thoại.

Cơ sở dữ liệu loa

Cơ sở dữ liệu lưu trữ các giá trị của tất cả các đặc tính cần thiết của một số lượng lớn loa của các nhà sản xuất khác nhau. "Khu vực pháo kích" rất rộng, nó đủ để liệt kê như một minh họa cho một số công ty từ đầu danh sách: Loa A & S, Nghiên cứu âm thanh, AcousticPro - và từ cuối: Xtasy Audio, Yamaha, Zachry. Tất nhiên, nếu bạn không tìm thấy mô hình mà bạn đang tìm kiếm, thì bạn có thể thêm nó cùng với các đặc điểm vào cơ sở dữ liệu, làm tăng thông tin chứa trong đó. Ngoài ra, nếu bạn có cơ hội đo các đặc tính tần số biên độ của loa trong màn hình trường hợp thử nghiệm đặc biệt hoặc để có được các dữ liệu này từ nhà sản xuất, thì sẽ cung cấp tùy chọn giới thiệu điểm-điểm của các giá trị thử nghiệm. Tất nhiên, việc thêm dữ liệu thử nghiệm sẽ làm tăng độ chính xác của kết quả tính toán.

Chương trình cũng cho phép lựa chọn tự động các mẫu loa thỏa mãn các điều kiện được xác định trước. Nó đủ để xác định phạm vi giá trị của Fs và Qts - và chương trình sẽ ngay lập tức cung cấp một số mô hình phù hợp với thiết kế âm thanh đã chọn.

Vỏ âm thanh và các thông số của chúng

1. Biến tần pha

Mục đích của việc tối ưu hóa thiết kế thùng loa với phản xạ âm trầm là chọn âm lượng cung cấp đáp ứng biên độ đồng đều và mượt mà nhất trong dải tần số của cài đặt cổng phản xạ âm trầm.

1) Một hệ thống có đáp ứng âm trầm lớn và một hệ thống có đáp ứng tần số âm trầm "mượt mà" hơn; 2) Hệ thống làm ẩm không đủ (khối lượng hộp nhỏ) và hệ thống quá tải (khối lượng hộp lớn)

Ưu điểm của thiết kế này là đáp ứng rộng hơn ở tần số trung bình và thấp, ít biến dạng do biên độ của bộ khuếch tán thấp hơn, hiệu quả cao hơn và chi phí tổng thể thấp hơn.

Thiết kế thùng loa với phản xạ âm trầm tương đối nhạy cảm với những thay đổi trong thông số loa. Trong trường hợp như vậy, loa có Qts khá thấp (từ 0,2 đến 0,5) hoạt động tốt hơn. Các thiết kế vỏ biến tần pha cho phép tần số cộng hưởng (Fs) cao hơn đáng kể, cũng như việc sử dụng các cuộn dây có cường độ cuộn ngắn hơn (Xmax thấp) và hệ thống treo cứng hơn (giá trị Vas thấp) so với thiết kế vỏ kín. Giảm vỏ phản xạ âm trầm sẽ yêu cầu Qts thấp hơn và Vas thấp hơn.

2. Thiết kế Band-Pass (bao vây với phản xạ âm trầm, được thiết kế để phân bổ một dải tần số cụ thể)

Band-Pass - một thiết kế hộp cho phép bạn điều khiển đáp ứng biên độ ở cả tần số thấp và cao thông qua việc sử dụng vỏ máy ảnh kép. Hơn nữa, loa nằm bên trong thùng máy. (Nếu có nhiều hơn một loa, có thể sử dụng vỏ có ba camera, v.v.)

Thiết kế Band-Pass có nghĩa là loa có hệ số chất lượng cao hơn (nam châm nhỏ hơn) có thể được sử dụng so với loa được sử dụng với các thiết kế vỏ phản xạ âm trầm khác. Nó cho các biến dạng thấp hơn (các biến dạng bậc cao được lọc ra), tăng hiệu quả trong dải tần số làm việc và thực tế không cần bộ lọc tách thông thấp.

Nhược điểm của Band-Pass là cộng hưởng đường ống cơ quan bậc cao cho cổng, xác định việc cắt các giá trị tần số trên, cũng như độ phức tạp của thiết kế.

Thiết kế Band-Pass rất nhạy cảm với yếu tố chất lượng của loa. Thiết kế bậc 4 hoạt động tốt nhất với các loa có Qts gần 0,4 và thiết kế bậc 6 hoạt động với các loa có hệ số Q là 0,5. Nói chung, Qts càng cao, dải tần số càng hẹp. Qts càng thấp thì càng rộng, nhưng độ không đồng đều của đặc tính trong dải tần số làm việc cũng tăng. Hệ số Vas và Cms không ảnh hưởng nhiều đến thiết kế.

3. Thiết kế âm thanh với bộ tản nhiệt thụ động (bộ phát)

Bộ phát thụ động (tương tự như loa thông thường, nhưng không có hệ thống từ tính và cuộn dây giọng nói) hoạt động như một cổng trên khung máy. Vì lý do này, một trường hợp với một bộ phát thụ động trong nhiều trường hợp hoạt động giống như một trường hợp có phản xạ âm trầm.

Ưu điểm của thiết kế vỏ máy phát âm thụ động cũng giống như vỏ máy có phản xạ âm trầm, cộng với khả năng sử dụng vỏ nhỏ hơn, tuy nhiên, không phải lúc nào cũng quản lý để phù hợp với cổng có kích thước yêu cầu. Điều này đảm bảo giảm thiểu phát xạ lại tiếng ồn bên trong của vỏ và giảm biên độ của bộ khuếch tán loa trong vùng bên dưới cộng hưởng của hệ thống. Ưu điểm cuối cùng là kết quả của khả năng bộ phát thụ động hỗ trợ tải loa ở tần số rất thấp.

Những nhược điểm của thiết kế vỏ máy phát xạ thụ động bao gồm, như người ta có thể cho rằng, nhược điểm của vỏ máy biến tần pha, cộng với đáp ứng nhất thời ở tần số cộng hưởng của bộ phát thụ động (Fp). Một bộ phát thụ động thường đòi hỏi khả năng chuyển động tuyến tính lớn của bộ khuếch tán so với loa trầm. Sự phức tạp của thiết kế, tất nhiên, cũng là một nhược điểm.

4. Hộp kín

Ưu điểm của thiết kế vỏ kín là sự đơn giản và thường có kích thước nhỏ. Sự sai lệch trong đặc tính của loa thường ít ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Đáp ứng biên độ phẳng hơn và khả năng sử dụng nó với các bộ khuếch đại công suất cao (vì loa không tải ở tần số thấp, như khi làm việc với thùng phản xạ âm trầm) cũng là một điểm cộng.

Các lỗ hổng thiết kế của thùng loa kèm theo kém hiệu quả hơn so với khi sử dụng thùng loa có phản xạ âm trầm. Thông thường, trong thiết kế kín, loa có hệ số chất lượng lớn hơn 0,3, giá trị Fs thấp và giá trị Xmax và Vas cao thể hiện tốt. Giảm thể tích hộp sẽ yêu cầu Qts và Vas thấp hơn.

Hệ thống làm ẩm không đủ (khối lượng hộp nhỏ) và hệ thống quá tải (khối lượng hộp lớn)

Dưới đây là các thông số của hộp âm thanh được sử dụng trong các tính toán.

Vb - Thể tích bên trong của hộp.

F3 - Tần số định mức (Hz) ở nửa công suất -3 dB. Đó là một điểm nằm dưới 3 dB dưới ngưỡng đứt trong đáp ứng biên độ mà tại đó đáp ứng tần số bắt đầu giảm ở vùng tần số thấp.

Fb - Tần số cộng hưởng cho vỏ phản xạ âm trầm (Hz).

QL - Con số công đức cho vụ án là tổng của tất cả các tổn thất. Các bao vây có thể tích dưới 11 feet khối (311 lít) thường có giá trị QL gần bằng 7. Đối với các thùng lớn hơn, QL là khoảng 5.

Hơi - Một thể tích không khí có độ co giãn tương đương với độ đàn hồi của huyền phù của bộ phát thụ động (feet khối hoặc inch, cũng như lít).

Fp - Tần số cộng hưởng tự nhiên của bộ phát thụ động (Hz).

Qtc - Con số công đức cho một trường hợp khép kín.

DV - Đường kính hoặc diện tích mặt cắt ngang của một cổng hoặc ống dẫn trong vỏ có phản xạ âm trầm.

Lv - Chiều dài của cổng hoặc ống dẫn trong vỏ với phản xạ âm trầm.

Đã nhận được đồ họa "đầu ra"

Trong chương trình này, bạn có thể truy cập sáu biểu đồ có các đặc điểm khác nhau. Đó là các biểu đồ: đáp ứng tần số biên độ chuẩn hóa (thường được gọi là đáp ứng tần số hoặc biên độ), đáp ứng biên độ khi tín hiệu 2,83 V được đưa vào, công suất âm thanh tối đa, đặc tính kháng của cuộn thoại, độ trễ pha và nhóm.

Lưu ý đặc biệt

"Bướu" đặc trưng do chức năng chuyển của cabin

Thông báo này áp dụng cho chức năng chuyển của nội thất xe. Điểm đặc biệt nằm ở chỗ các đặc tính tần số biên độ tính toán của hệ thống được hiển thị bởi các biểu đồ thu được phụ thuộc nghiêm trọng nhất vào chiếc xe cụ thể (kích thước, thiết kế, v.v.) trong đó toàn bộ hệ thống loa bass sẽ được đặt. Biểu đồ dưới đây cho thấy nội thất của xe dẫn đến những thay đổi đáng kể về đáp ứng tần số với việc giải phóng một "bướu" ở tần số trong phạm vi 30-50 Hz. Vấn đề về chức năng chuyển của cabin được xem xét trong "Master 12 Volt" N 1/98, và kết quả thử nghiệm của các phép đo được đưa ra trong bài viết tiếp theo trong cùng một số tạp chí.

Trong hầu hết các chương trình tính toán, hàm truyền được chấp nhận bởi một số trung bình phổ biến và SPEAKERSHOP trong vấn đề này cũng không ngoại lệ. Mặc dù đầu vào từng điểm của chức năng truyền, được đo bằng thực nghiệm, được cung cấp. Việc sử dụng dữ liệu thực nghiệm có thể làm tăng đáng kể độ chính xác của các tính toán. Chà, nếu không có dữ liệu đó, thì câu hỏi điều gì sẽ xảy ra với các đặc tính tần số biên độ của âm trầm trong các mẫu xe khác nhau, Trải nghiệm của Majesty và Cảm hứng của người cài đặt là ưu tiên hàng đầu.

Mô-đun chéo

Phần mềm này cho phép tính toán các hệ thống chéo thụ động hai và ba chiều từ thứ nhất (6 dB / oct) đến thứ tự (24 dB / oct) và một số loại bộ lọc: Bessel, Butterworth, Ch Quachev, Gaussian, Legendre, Tuyến pha và Linkwitz-Riley.

Theo kết quả tính toán, một sơ đồ điện của hệ thống chéo được người dùng chọn sẽ xuất hiện trên màn hình điều khiển cho biết các đặc điểm chính xác của các yếu tố của nó.