Класификация на автомобилните високоговорители
В съответствие с класификацията, приета в международни и вътрешни стандарти (IEC 268-5 и GOST 161122-88), терминът "Говорител" се прилага за устройства, предназначени за ефективно излъчване на звук в околното пространство във въздуха. Следователно този термин се отнася до всеки акустичен преобразувател, който излъчва звук във въздуха.
Говорителите се класифицират според различни критерии:
1. Принцип на действие (електродинамичен, електростатичен, пиезокерамичен, плазмен) 2. Начин на облъчване (директно облъчване, рупор) 3. Диапазон на предаваните честоти (ниска честота, средна честота, висока честота, широколентов) 4. Приложения (телевизия, автомобили, студио, дома)
Измерванията на основните параметри на високоговорителите се извършват съгласно стандартите на GOST 16122-87 и IEC 268-5. Съвременните каталози обикновено определят следните параметри:
1. Ефективно възпроизводим честотен диапазон, Hz (Честотен диапазон) се определя от измерената амплитудно-честотна характеристика (AFC), т.е. зависимостта на нивото на звуковото налягане от честотата.
2. Номинална мощност, W (Rated Input Power) - мощността, при която акустичната система може да работи без повреда 100 часа при шумов сигнал.
3. Максимална краткотрайна мощност, W (максимална входна мощност)
4. Чувствителност, dB / W / m (Ниво на звуково налягане) - ниво на звуково налягане при входна мощност от 1 W на разстояние 1 m.
5. Динамика на номиналния импеданс, Ohm (номинален импеданс)
6. Динамика на резонансната честота без акустичен дизайн, Hz - (Резонансна честота на свободен въздух)
7. Качествен фактор (Total Qts factor) - електрически и механичен качествен фактор
8. Максимално допустимото изместване на звуковата намотка, mm (Максимално линейно отклонение)
Високоговорителят се състои от три основни части: подвижна система, магнитна верига и окачване. На свой ред подвижната система включва гофрирано окачване, дифузьор, центрираща шайба, капачка за прах, звукова намотка и контакти. Магнитната верига се състои от магнит (пръстен или сърцевина), горен и долен фланци и сърцевина. В зависимост от предназначението на главата на високоговорителя дизайнът и технологията на производство на всички тези елементи се различават значително.
Нуфер (басов високоговорител)
При проектирането на нискочестотните високоговорители, както на цялата конструкция като цяло, така и на нейните отделни елементи, се вземат предвид специални изисквания. Нискочестотните високоговорители като правило имат по-ниска чувствителност от средночестотните и високочестотните (поради по-тежката подвижна система). В тази връзка, за да осигурят необходимото звуково налягане в нискочестотната област, те трябва да издържат на значителни мощностни натоварвания (200 W или повече), като същевременно поддържат термична и механична якост.Използват се естествени каучуци, полиуретанови пени (пяна гума), гумирани тъкани, естествени и синтетични тъкани със специални амортизиращи покрития. Тези конфигурации и материали позволяват да се получи задоволителна линейност на еластичните характеристики и необходимите, в зависимост от вида на нискочестотния акустичен дизайн,стойност на гъвкавостта на окачването.
Конусите на високоговорителя са изработени от различни сложни състави на базата на естествена целулоза с дълги влакна с различни добавки, които повишават нейната здравина, твърдост и амортизационни свойства, например вълнени влакна, лен, въглеродни влакна, графитни люспи, метални влакна, влагоустойчиви и амортизиращи импрегнации. Степента на сложност на такива състави може да се съди по факта, че те използват до 10-15 компонента.
Капачката за прах (купол) играе съществена роля в високоговорителя, така че нейната конфигурация и материал са внимателно избрани. Капачката, изпълняваща функцията за защита на работната междина на магнитната верига от проникване на прах, също е пръстеновидно усилване. В допълнение, капачката е излъчващ елемент, който допринася за формирането на честотната характеристика на високоговорителя, особено в горната част на неговия диапазон. Капачките, за да се осигури структурна твърдост, се правят, като правило, с куполообразна форма с различни радиуси на кривина. Като материал се използват целулозни композити, синтетични филми, импрегнирани тъкани. В мощните високоговорители понякога се използват капачки, изработени от метално (алуминиево) фолио, което им позволява да се използват като допълнителен елемент за отстраняване на топлина от гласовата бобина.
Центриращите шайби са предназначени да държат звуковата намотка точно в центъра на магнитната междина. Изискванията към дизайна и материалите на центриращите шайби на високоговорителите на висококачествени акустични системи също са изключително високи: те трябва да осигурят стабилността на резонансната честота при условия на високи динамични и топлинни натоварвания, да поддържат линейността на еластичните характеристики при големи премествания на движещата се система и да предотвратяват изместването на звуковата намотка врадиална посока и предотвратяване на "увисването" на подвижната система. Като материали за шайби се използват естествени тъкани (като калико, калико и др.), Импрегнирани с бакелитов лак, синтетични тъкани на базата на полиамиди, полиестер, найлон и др.. В някои високоговорители се използват шайби, в материала на които са вплетени метални (алуминиеви, медни) нишки, осигуряващи повишено разсейване на топлината от топлопроводимата рамка на звуковата бобина към масивния метален дифузьор държач на сер.
Гласовите намотки са най-важната част от високоговорителя. Дизайнът на гласовата бобина на високоговорителите е проектиран да разсейва значителното количество топлина, генерирано в тях, когато високоговорителите се захранват от мощни усилватели (100 W или повече). Изчисленията и опитът в разработката позволиха да се установи количествена връзка между диаметъра на намотката и разсейваната от нея топлинна енергия. Така например, гласови намотки с диаметър 25 mm могат да издържат дълготрайна електрическа мощност до 25 W без използването на особено топлоустойчиви и топлоотделящи материали, а намотките с диаметър 50 mm - до 100 W. За да се намалят нелинейните хармонични изкривявания, които се появяват в високоговорителите, по-специално поради нелинейността и асиметрията на магнитното поле в магнитната верига, често се използват гласови бобини с дължина на намотката, която е 2,2,5 пъти височината на работната междина на магнитната верига (дължината на горния фланец на веригата). Броят на използваните слоеве на гласовата намотка обикновено е два, въпреки че има намотки с четири слоя. В съвременните високоговорители се използват проводници за навиване на звукови бобини, различни по форма на напречно сечение: традиционни кръгли, квадратни и плоски. Последните две форми осигуряват по-висока плътност на запълване на работната междина с тел, която се увеличаваефективност на високоговорителя.
Държачът на дифузора понякога се нарича от нашите инженери полужаргонно "кошница", въпреки че на английски basket за този конструктивен елемент е официалното име. Твърдината и здравината на държача на конуса е от съществено значение за високоговорителя. Държачът на дифузора служи за поддържане и свързване на елементите на подвижната система и магнитната верига, както и за фиксиране на високоговорителя в корпуса. Неговият дизайн трябва да гарантира не само устойчивостта на високоговорителя на механични натоварвания (удари, разклащане), предотвратявайки изместването на масивната магнитна верига от оста на симетрия на високоговорителя, но също така, ако е възможно, да елиминира резонансите на самия държач, които могат да възникнат в работния честотен диапазон на високоговорителя (200.600 Hz). По правило държачите на дифузьорите са изработени от ляти под налягане алуминиеви сплави, докато за намаляване на теглото те са направени сравнително тънки, но с ребра за твърдост. За високоговорител с ниска мощност и малки магнитни вериги конусните държачи могат да бъдат направени от стоманен лист с дебелина 0,8. 1,5 мм чрез метод на щамповане. В допълнение, дизайнът на държача на дифузора трябва да осигурява достатъчно "прозорци" между перките, за да се предотврати появата на "въздушна възглавница" зад дифузора.
Гъвкавите проводници (контакти), които подават електрически сигнали от клемите към звуковата бобина, са един от най-ненадеждните елементи на високоговорителите. Клемите, като правило, се фиксират чрез изолационни уплътнения директно върху държача на дифузора или върху специална лента. Контактните клеми на високоговорителя, в допълнение към ефектите от големи електрически токове, непрекъснато изпитват значителни променливи механични натоварвания. В същото време тяхната гъвкавост трябва да надвишава гъвкавостта на окачването и центриращата шайба, за да не повлияерезонанс на високоговорителя. В допълнение, пигтейлите могат да бъдат източник на обертонове. Ето защо на избора на материали за тях и дизайна на закрепване към клемите и дифузора се обръща сериозно внимание. Като материали за поводите се използват многожични жици от тънки медни или сребърни нишки, в които са вплетени основи - памучни или синтетични нишки. Видовете тъкане на нишки в тези проводници могат да бъдат много разнообразни. Използват се и различни методи за закрепване на гъвкави кабели към дифузора: от шиене с конци до запояване към метални нитове на дифузера. Местата на контакт с дифузора са запълнени с различни виброгасящи материали, например естествени латекси. За да се избегне счупване, като правило, те се опитват да защитят точките на запояване на гъвкавите проводници към клемите с помощта на амортисьори с различни конструкции.
Магнитните системи обикновено се състоят от магнит, сърцевина, долен и горен фланец. Като магнитни материали в съвременните модели в високоговорителите, в допълнение към традиционния бариев ферит (под формата на пръстени с различни дебелини и диаметри) или по-скъпи кобалт-съдържащи сплави, се използва нов високоефективен магнитен материал на базата на сплавта неодим-желязо-бор Ma-Fe-B (вътрешното наименование на такива сплави е "neomax")
Средночестотен високоговорител (среден диапазон)
Основните принципи на проектиране на отделни елементи и възли на средночестотните високоговорители са подобни на тези, използвани при нискочестотните говорители, но има и специфики. Така например, излъчващ елемент - дифузьор в средночестотни високоговорители е направен както под формата на извити конусовидни рога, така и под формата на куполи. Конусовидни дифузори се използват, като правило, в средночестотни високоговорители, които възпроизвеждат честоти от 200 до 400 Hz (те понякога се наричат Mid-Bass). Диаметритакива високоговорители са 125 200 mm, а горните възпроизводими честоти достигат 3 ... 5 kHz. Те обаче се опитват да използват такива високоговорители в по-тясна лента, тъй като поради сравнително големия размер на диафрагмите те имат тясна насоченост. Куполните дифузори по правило имат диаметри 40,80 mm. Средночестотните високоговорители с тях имат по-добра насоченост и обикновено се използват в висококачествени акустични системи за възпроизвеждане на честоти от 600.1000 Hz до 6.8 kHz. Формата на куполния дифузьор е строго свързана с материала, използван за него. По правило дифузорите се изработват от "меки" (импрегнирани тъкани, синтетични филми, целулоза и др.) или "твърди" материали (алуминий, титан, берилиево фолио, техните различни високомодулни сплави, например с бор и др.).
Трябва да се отбележи, че средночестотните високоговорители с меки конуси, особено при ниски нива на входния сигнал, осигуряват неоцветен, естествен тембър звук. Въпреки това, при високи нива, те могат да изпитат загуба на динамична стабилност и, съответно, звуково изкривяване. Твърдите куполни средночестотни драйвери осигуряват разширен възпроизводим честотен диапазон (до 12 kHz) с почти подобен на бутало модел на вибрации, което води до ниски нива на преходно изкривяване и чист звук.
Туитър (туитери)
В съвременните акустични системи високочестотните високоговорители се използват, като правило, в честотния диапазон от 1,5 ... 3 kHz до 30,40 kHz (защо е необходим такъв широк честотен диапазон, ако границата на слуха е 20 kHz и дори тогава в ранна младост, е предмет на многобройни дискусии в психоакустиката). Осигурете еднакво качествено възпроизвеждане на звук в такъв широк диапазон седин емитер е изключително трудно. Поради това повечето от произвежданите в момента пищялки се използват в диапазона от 2,5 до 16,18 kHz, а в някои акустични системи са инсталирани допълнителни високочестотни високоговорители с малък размер (супертуитери), които възпроизвеждат честоти от 8,10 до 30,40 kHz.
Обикновено куполни дифузори (диаметър 15 ... .40 mm) се използват в HF излъчватели. И те са направени от същите "меки" или "твърди" материали, съответно, чрез горещо пресоване или щамповане, с електронно-вакуумно отлагане. Като материали се използват алуминий, титан или коприна. Окачванията за високочестотни излъчватели обикновено са направени от същия материал като дифузора (въпреки че има и комбинирани дизайни), плоска или синусоидална форма. За да се предотврати появата на резонансни колебания на обема под дифузора, окачването, като правило, се пълни с амортизиращ материал.
Гласовите бобини на пищялките често се навиват с алуминиева (понякога сребърна) плоска жица, която поради по-ниското си специфично тегло в сравнение с медта повишава нивото на звуково налягане в областта на горната гранична честота с няколко децибела.
В заключение бих искал да отбележа, че повече от 80 години от изобретяването на динамичния високоговорител аудио технологията измина дълъг път: от фонографа до DVD - и високоговорителят не се е променил фундаментално структурно. Само технологията на неговото производство и материали се промени радикално. Като се има предвид, че пред такава проста конструкция (състояща се само отняколко елемента: дифузьор, намотка и магнитна верига) има огромна задача - да се предаде звукът на симфоничен оркестър - човек може само да бъде изненадан и да се възхити на гениалността на дизайна на най-масивния акустичен продукт, милиарди от които се използват по целия свят.