Подобряване на драйвера на високоговорителя - Акустични основи
Изглежда, че след като са научили за това, разработчиците и производителите на глави с радост ще го приемат в експлоатация, защото при минимални разходи може значително да намали неравномерността на честотната характеристика и нелинейните изкривявания без загуба на чувствителност. Но "това, за съжаление, не се случи. Нито IRPA на името на Д. С. Попов, нито радиозаводът в Рязан и заводът "Динамик" в Гагарин (Смоленска област), към които се обърнаха служители на MEIS, не се интересуваха наистина от тях.
Публикувайки днес статията на В. Шоров, редакторите очакват горепосочените организации да отговорят на въпросите: защо „този ефективен метод за подобряване на качеството на главите все още не се използва в производството! Какво пречи на прилагането му!
Най-важната част от динамичната глава на високоговорителя, както знаете, е дифузьорът. Той определя неговите параметри като обхвата на възпроизводимите честоти, неравномерността на честотната характеристика, коефициентите на нелинейни, интермодулационни и така наречените параметрични изкривявания (тези изкривявания се дължат на появата в излъчения звук на компоненти, чиито честоти са цял брой пъти по-малки от честотата на сигнала (субхармонични трептения).
От свойствата му зависи и тембърното оцветяване на възпроизвеждания сигнал. В същото време обемните конуси на високоговорителите, изработени от целулозна маса, заедно с горното окачване и яката (плоската част, залепена към държача на дифузора) се считат за най-простите и евтини елементи на главата, които изискват най-малко разходи за труд при производството. Този подход води до факта, че дифузорите често не могат да изпълняват функциите си на нивото на изискванията. в момента се прилага за акустично оборудване. Така че проблемът с подобрениетоТози елемент на главата сега е много актуален.
Преди да предложим на радиолюбителите начин за подобряване на дифузьорите, нека разгледаме накратко характеристиките на тяхната работа. При по-ниски честоти дифузьорът се държи като осцилиращо бутало. Честотната характеристика на главата с оптимално проектиран конус има гладка форма в тази област.
При средни честоти скоростта на промяна на фазата на сигнала в звуковата намотка надвишава скоростта на разпространение на механичното възбуждане в материала на дифузора. Последното вече не може да се разглежда като осцилиращо бутало, тъй като не всички негови секции осцилират във фаза със сигнала, подаден към бобината. Но затихването на трептенията в материала на дифузора при тези честоти все още не е достатъчно голямо и, достигайки до държача на дифузора, те се отразяват от него и се разпространяват в обратна посока. Поради взаимодействието на директни и отразени трептения върху дифузора се образуват участъци с интензивно антифазно излъчване - стоящи вълни (този режим на възбуждане се нарича частичен). В резултат на това се появяват значителни неравности (върхове и спадове) на честотната характеристика на главата, чийто диапазон в лошо проектиран дифузьор достига десет децибела.
При по-високи честоти се увеличава затихването на механичните вибрации в материала на дифузора и поради отслабването на компонента, отразен от държача на дифузора, върху дифузора не се образуват стоящи вълни. Неравномерността на честотната характеристика в тази част от диапазона се определя както от свойствата на материала на дифузора, така и от формата на неговата образуваща.
Нелинейните изкривявания на главите при по-ниски честоти (в областта на основната резонансна честота) са, както е известно, следствие от нелинейността на окачването на дифузора и неравномерността на магнитното поле в краищата на въздушната междина, в която се движи звуковата намотка. При средни и високи честоти амплитудатаизместването на звуковата намотка е много малко (десети от милиметъра). а нелинейните изкривявания се дължат на други причини тук. Един от тях са токовете на Фуко, които възникват в детайлите на магнитната верига (сърцевина и горен фланец) по време на работа на главата, които от своя страна индуцират ЕМП в звуковата намотка. За да се борят с токовете на Фуко, те се стремят да намалят електрическата проводимост на частите от магнитната верига, съседни на звуковата намотка.
Другите два вида изкривяване, строго погледнато, не могат да бъдат наречени нелинейни, но със съществуващия метод за измерването им. когато се вземе предвид само напрежението на хармониците, те се считат за нелинейни. Първият от тях е свързан с възбуждането на така наречения "структурен обертон" в материала на дифузора. Възниква поради недостатъчно затихване на материала в отговор на механично възбуждане, идващо от звуковата намотка, и придава на звука на главата на високоговорителя характерен тембър. Вторият вид изкривяване се дължи на образуването на зони върху повърхността на дифузора, които при наличие на стоящи вълни (тяхната природа беше обсъдена по-горе) могат да излъчват сигнали на собствените си честоти.
Горният анализ на характеристиките на работата на дифузора показва, че за да се подобри качеството на звука на главите на високоговорителите, е необходимо да се стремим да намалим интензитета на вибрациите, отразени от държача на дифузора. За тази цел висококачествените дифузори на главата обикновено се изработват със залепено горно окачване, изработено от материал с висок индекс на затихване на механичните вибрации. Такива глави обаче са по-скъпи и нискотехнологични в производството. В същото време е възможно да се подобри работата на дифузора без използването на залепено окачване.
През 1979 г. в катедрата по радиоразпръскване и акустика на Московския електротехнически институт по съобщенията под ръководството на проф.М. А. Сапожков беше извършена работа за подобряване на параметрите на главите на масовите високоговорители, в резултат на което беше намерен метод за повишаване на амортизационните свойства на техните дифузори с помощта на вибропоглъщащи мастики и покрития. Що се отнася до главите, те трябва да отговарят на определени изисквания: да имат добра адхезия към материала на дифузора, да не променят свойствата си (поне при стайна температура) за време, сравнимо с продължителността на главата. и имат консистенция, при която нанесеният слой мастика не повишава резонансната честота на главата поради намаляване на гъвкавостта на окачването на дифузора.
Изброените изисквания са до голяма степен удовлетворени от използваната в строителството незасъхваща мастика "Guerlain" (TU400-1 / 413-78). Представлява тестоподобна маса, нанесена на слой с дебелина 4,5 mm и ширина 200 mm върху парафинова хартия и защитена от другата страна със синтетично покритие.
Преди работа мастикът се разрежда в бензин до консистенцията на заквасена сметана. Нанася се под формата на пръстеновидна лента с ширина 3,4 mm и дебелина от 0,5 (за глави до 4 W с лек тънък дифузьор) до 1 mm (за по-мощни излъчватели) върху част от горното гофрирано окачване. При глави с ниска мощност с окачване, гофрирано под формата на тангенциални ленти, неговата периферна (в съседство с яката) половина е покрита с мастика. Това може да стане например с четка на гърба на дифузора през прозорците на държача на дифузора.
При финализиране на мощни глави с дифузьор с диаметър над 200 мм, мастикът не може да се разтвори. В този случай ивици с посочената по-горе ширина се изрязват от лентата с ножица и се залепват (след отстраняване на защитната хартия) в първата (от звуковата намотка) кухина на гофриранотоокачване.
След нанасяне на венозната мастика, главата трябва да се държи в проветриво помещение за един час, като се помни, разбира се, че се спазват правилата за пожарна безопасност.
Площта на горното окачване, импрегнирана с мастика, значително променя механичните си свойства (рядко се увеличава загубата на вискозно триене), поради което се увеличава абсорбцията на механични вибрации и се подобряват амортизационните свойства на дифузора. В този случай механичните вибрации се абсорбират два пъти: и в посока напред (когато се разпространяват към държача на дифузора). и в обратна посока (от държача на дифузора). В резултат на това се изключва възможността за образуване на зони с интензивно противофазно излъчване върху дифузора. Последствието от подобряването на режима на работа на дифузора е не само намаляване на неравномерността на честотната характеристика на главата на високоговорителя, но и намаляване на изкривяването, дължащо се на тях чрез частично възбуждане.
Ефективността на предложения метод за подобряване на динамичните глави може да се съди по честотната характеристика (фиг. 1-6), записана в заглушена звукова камера (честотната характеристика на оригиналните глави е показана с пунктирана линия, модифицираните са показани с плътна линия: акустичният дизайн във всички случаи е затворена кутия, пълна със звукопоглъщащ материал).
Анализът на горните характеристики показва, че в резултат на усъвършенстването честотната характеристика на всички глави значително се е подобрила:
В допълнение към премахването на честотната характеристика, на модифицираните глави (3GD-42, 4GD-53 и 1GD-50) бяха измерени хармонични коефициенти в диапазона от 250,10 000 Hz. При почти всички честоти нелинейните изкривявания значително са намалели.
Важно предимство на предложения метод за подобряване на параметрите на главите е запазването на тяхната чувствителност, докато използването на залепено окачване намаляварадиалната твърдост на подвижната система на главата принуждава разработчиците да увеличат ширината на работната междина, в резултат на което тази характеристика се влошава.
Трябва да се подчертае, че подобрението на честотната характеристика, отбелязано по-горе, и намаляването на изкривяванията са постигнати чрез усъвършенстване на готовите глави с дифузори, вече оптимизирани по време на разработката. Ако обаче дифузорите (или по-скоро тяхното окачване) се покрият с мастика по време на производствения процес и едва след това се оптимизират параметрите им, тогава можем да предположим, че резултатите ще бъдат още по-високи.
В комбинация с допълнително акустично затихване на средночестотни драйвери [L], предложеният метод за усъвършенстване на дифузори може значително да подобри качеството на звука на високоговорителите, базирани на евтини масови драйвери.
Литература
Попов П., Шоров В. Подобряване качеството на звука на високоговорителите.- Радио, 1983, N 6, с. 50-52.