Четвертьволновой сабвуфер. Технические характеристики и расчет размера чв короба. Начинаем моделирование нашего ЧВ

Применение

Низкие звуковые частоты плохо локализуются, то есть человеку сложнее определить, откуда идёт звук. Получается, что в многополосной аудиосистеме можно сделать одну большую низкочастотную колонку на всю систему, а в остальных колонках держать лишь средне- и высокочастотные динамики. Это делает акустическую систему более компактной, уменьшает стоимость и позволяет поместить громоздкий и вибрирующий сабвуфер в место, где он не будет мешать (например, под стол). Кроме того, подбирая подходящее место для сабвуфера, можно попытаться погасить низкочастотные стоячие волны, неизбежно возникающие в небольшом замкнутом помещении.

Сабвуфер обычно применяется в системах, рассчитанных на просмотр современных насыщенных спецэффектами фильмов и прослушивание современной музыки (особенно электронной) — в них важна убедительная передача низких частот.

Частая проблема сабвуферных систем — плохая стыковка амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик сателлитов и сабвуфера. На стыке АЧХ может быть как провал, так и завышение уровня из-за несоответствия частотного диапазона или интерференции волн с разным фазовым сдвигом. Поэтому на некоторых сабвуферах существует возможность подстройки его верхней граничной частоты и фазы.

Сабвуфер

Сабвуфер Audio System HX 12 SQ

6875 руб.

• Номинальный импеданс, Ом 4
• Мощность (по данным изготовителя), Вт 450/550 (RMS/peak power)
• Параметры Тиля — Смолла Заявка Факт Fs, Гц 28,2 34,0
• Vas, л 68 59,6
• Qts 0,5 0,55

• Диффузор традиционной конической формы, но двухслойный. Снаружи — стеклопластик «под карбон», под ним — прессованная целлюлоза. Жёсткость и демпфирование в одном флаконе. Колпачок тоже стеклопластиковый

• Подвес шириной 25 мм пришит двойным швом

• Жёсткая центрирующая шайба текстильная с пропиткой, 5 гофров, установлена на промежуточном фланце корзины

• 8 отверстий диаметром 5 мм, металлическое кольцо на винтах дополнительно фиксирует подвес

• Литая корзина «двухэтажная» с четырьмя сдвоенными спицами. Окрашена эмалью, вентиляционные окна забраны мелкой сеткой

• Магнитная система невентилируемая, магнитопровод цельный, без проточки в задней шайбе. Магнит закрыт резиновым кожухом

• Вентилируемая звуковая катушка диаметром 2 дюйма, выводы катушки прикреплены к шайбе

• Никелированные нажимные клеммы могут принимать и стандартные «бананы»

Рекомендованы ЗЯ 32 л, ФИ 48 л/38 Гц и бандпасс 15/35л — 54 Гц. Бандпасс — это хлопотно, ЗЯ и ФИ выглядят разумно, разве что ФИ мы бы сделали менее агрессивным.

По измерениям параметры оказались пересмотрены не очень, казалось бы, сильно, но это заметно повлияло на АЧХ: фазик стал спокойнее, а вот ЗЯ рекомендованного объёма выглядит тесноватым.

На этот раз начали с ФИ: объём его можно немного уменьшить, а настройку сделать ниже, теперь уже не «немного». Подбираем объём ЗЯ и… нет, это невозможно. Опять приходим к тому же значению. Трансформеры захватили власть в мире сабвуферов.

Рост нелинейностей приходится на 42 Гц, это сегодня довольно типичный показатель, рост происходит небыстрый, ниже 35 Гц — вообще никакого. 3-й гармоники многовато ниже 70 Гц, но почти нет выше, а это тоже немаловажно.

МЁД & ДЁГОТЬ

Очередной трансформер, на этот раз — в умеренном, пусть и не самом миниатюрном, объёме, невысокие искажения, неплохая чувствительность. Конструкция интересна не только отсутствием вентиляционного канала в магнитной системе (охлаждению катушки это не мешает), но и весьма эстетичным исполнением, так что динамик не стыдно установить магнитом наружу.

12-дюймовые сабвуферы свыше 5000 рублей | Kicker CWS 124 | Infinity Kappa 120.9w | Morel Primo 124 | Hertz ES 300.5 | CDT HD-1200CFS | Precision Power PH-12 | Audio System HX 12 SQ |Polk Audio MM1240 | Ground Zero GZHW 30X | MD.Lab SW-A12

Теги: Audio System

share

tweet

share

Виды сабвуферов

По отношению к усилителю мощности, сабвуферы разделяют на активные и пассивные.

Активный сабвуфер

имеет встроенный усилитель мощности (который позволяет снять низкочастотную нагрузку с усилителя) и активный кроссовер, что позволяет отфильтровывать высокие частоты, упрощает согласование сабвуфера с широкополосными акустическими системами. Может получать сигнал линейного уровня (с уже удаленными ВЧ) с отдельного канала источника. Некоторые сабвуферы могут быть подключены между широкополосной АС и источником сигнала (сквозное подключение). Часто имеет дополнительные возможности для подстройки к конкретным условиям применения (поворот фазы, регулировка АЧХ, положения точек среза кроссовера, крутизны среза).

Пассивный сабвуфер

не оснащён усилителем мощности, поэтому он подключается «параллельно» с основными стереоколонками, или к отдельному каналу усилителя мощности. Основной недостаток сквозного подключения пассивного сабвуфера состоит в том, что он дополнительно «нагружает» выходные усилители стереоканалов. Это иногда снижает общую громкость и динамичность звучания аудиосистемы. Кроме того, наличие пассивного кроссовера на пути сигнала от усилителя мощности до акустической системы не может оказывать положительного влияния на качество звука. Из-за отсутствия средств настройки, для настройки требуется системный процессор.

Виды ЧВ

Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.

Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие от классического прямого ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.

Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой .

Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:

Длина порта в зависимости от типа ЧВ

Виды конструкций

• Рупорный сабвуфер (Horn loaded). Рупор чаще всего свернут (folded horn). Такие сабвуферы используются на концертах[источник не указан 1686 дней
  ].
• Закрытый ящик (closed box). Вид акустического оформления без дополнительных излучателей. Низкочастотный динамик установлен на одной из стенок герметичного ящика.
• Фазоинвертор (vented box). Вид акустического оформления с выводами в виде настроенных труб, из которых выходит воздух, тем самым излучая звук от задней части диффузора. Выбор размеров фазоинвертора зависит от параметров динамика, объёма корпуса и частоты, на которую он настраивается. Выше частоты настройки фазоинвертор препятствует чрезмерному раскачиванию диффузора динамика, причём звуковые волны, исходящие с тыльной стороны динамика, проходя через фазоинвертор меняют фазу и складываются с волнами фронтальной стороны. На частоте настройки колебания диффузора минимальны, а большая часть звуковой энергии излучается фазоинвертором. Использование фазоинвертора позволяет повысить КПД по сравнению с аналогичным закрытым корпусом, что значительно повышает отдачу на низких звуковых частотах, и в некоторых случаях позволяет расширить частотный диапазон.
• Пассивный излучатель (пассивный радиатор, passive radiator). Этот вид акустического оформления сродни фазоинвертору. В корпус устанавливается ещё один диффузор без звуковой катушки и магнитной системы. Звуковая волна, исходящая от мембраны пассивного излучателя складывается с волной низкочастотного динамика. Изменяя массу и размеры диффузора пассивного излучателя можно изменить нижнюю рабочую частоту сабвуфера.
• Бандпасс (бэндпасс, bandpass). Фазоинверторный ящик, разделенный в середине дополнительной стенкой на разные по объёму камеры. Динамик помещен на перегородку между камерами. КПД конструкции выше, чем у фазоинвертора. Название bandpass (полоса пропускания, полосовой фильтр) происходит от способности корпуса ограничивать частотную характеристику сабвуфера. Есть 3 вида бандпассов: 4-й категории, 6-й категории тип-А, 6-й категории тип-Б. 4-я категория: ящик с двумя камерами и с одним фазоинвертором на верхней камере.
• 6-я категория: тип-А, ящик с двумя камерами и с двумя фазоинверторами, каждый на свою камеру и по-своему настроенные. Достаточно сложен в проектировании и настройке.
• 6-я категория, тип-Б: ящик с двумя камерами и с двумя фазоинверторами, каждый на свою камеру, но с нижней камеры фазоинвертор направлен в верхнюю камеру, получается верхний фазоинвертор становится общим для двух камер.

Разговоры о рупорных АС (стр. 11 )

Barbaris:

Достаточно иметь за динамиком одну наклонную стенку, а во все сопряжения вклеить валики из синтепона. Стоячие волны скорее образуются в самом рупоре, если он компромиссный или неправильно расчитан — за счет отражения выходящей звуковой волны от среды внутрь рупора и ее взамодействия со следующей выходящей — это очень слышно.

Andreas_0:

В какой полосе частот эффективен обратный рупор? при сравнительном прослушивании я заметил что обратный рупор эффективен до 1 кгц а выше-громкость на уровне прямого излучения динамика. может более целесобразно фронт рупор для сч-вч и обратный рупор для нч и стыковать их фильтрами низкого порядка?

Barbaris:

Тыловой рупор, как и любой другой рупор, эффективен лишь в пределах четырех октав, т. е. максимум до 400-500герц в вашем случае. Его преимущество состоит в том, что при установке в него басовика вам не требуется фильтрация, так как имеет место акустическая фильтрация. Его выгодно сочетать с хорошим ШП в СЧ-ВЧ рупоре с частотой среза — рассчетной — 250-300герц. В случае неглубокого СЧ-ВЧ рупора его также можно не фильтровать, в чем я многократно убеждался на своих рупорах. Если уж ставить на СЧ-ВЧ — то только фильтр первого порядка — высокая крутизна среза здесь просто не нужна.

Andreas_0:

Где-то читал что компрессионные драйверы менее реалистично звучат чем открытые

Barbaris:

Многое зависит от материала диафрагмы компрессионного драйвера. Всилу ее малых размеров и малой массы и наличия мощной магнитной системы компрессионный драйвер способен отработать мельчайшие нюансы звукового материала, атака для него не проблема, но его звучание чаще бывает слишком аналитичным. Открытые излучатели небольшого диаметра 6-8″ с легкими дифузорами 5-6 г также способны на детализацию звука и имеют прекрасные динамические способности, и вместе стем, они звучат более задушевно, их звучание более текучее, некоторые любители считают их более музыкальными. Призываю Вас внимательно проштудировать данную ветку — в ней собрано множество практических рекомендаций, вытекающих из опыта строительства реальных АС

литвак:

Как в сравнении с ними плёночные, Ribbon tweeter?

Barbaris:

Там речь шла о СЧ-драйверах и диффузорных ШП-излучателях, а твитеры — это другая область. Твитеры любого исполнения можно привести к общему знаменателю комфортного звучания делителями. Кроме того роль твитеров в передаче музыки — минимальна.

harkovchanin:

Очередной клон НАУТИЛУСОВ?! Хорошо показана методика работы с материалами.

https://www. /portal/ind…&tid=8&pid =8

Barbaris:

Улитка Наутилуса служит для полного поглащения излучения обратной стороны диффузора — без отражений обратных в диффузор

Normann:

Выкладываю чертёж RH10 (8-10″ШП)

Этот рупор повторил OlegCH.

Оформление проектировалось для 10″, но годится и для меньших размеров диффузоров даже с большим успехом. Мне понравилась компоновка АИОНа, поэтому и решил спроектировать в том же духе, но геометрия рупора иная. Опускать на 20см смысла нет, т. к ось динамика окажется довольно низко, но если кто-то пожелает это сделать, то вполне допустимо.

Фото процесса изготовления, которые мне прислал Олег

Andreas_0:

У этой конструкции случаем не появляются стоячие волны между параллельными боковыми стенками?

Barbaris:

В компромиссном рупоре если уже и появляются стоячие волны, так это за счет отражения выходящей звуковой волны от окружающей среды внутрь рупора навстречу выходящей. Для этого существует реальный механизм -наличие переменного реактивного акустического сопротивления, колебания которого в неправильно спроектированном компромиссном рупоре превращает его в генератор стоячих волн. А вы толкуете о каких-то мнимых стоячих волнах из-за параллельности стенок. Кстати сказать в рупоре рекомендуется разделять канал рупора на ряд меньших каналов квадратного или почти квадратного сечения за счет продольных перегородок и тогда вообще нет повода о фантазиях на счет параллелных стенок и генерирования ими стоячих волн.

Normann:

Рупор уже практически не работает на тех частотах, которые могут вызывать поперечные стоячие волны, их фильтрует предрупорная камера. Кроме того канал секционирован в обоих плоскостях.

OlegCH:

Я сейчас в процессе «доводки» звучания всей системы до очередной ступени «кондиции», но тем, что есть весьма доволен. Хотя в планах на лето таки сделать неглубокие (до 16 см) фронтальные рупора, сделать полноценную обработку внутренней поверхности рупоров.

Бас на тех динамиках, которые сейчас (10″ TFK ELA L8/1262) и помещении 12 м. кв. достаточно ровно звучит от 40 Гц, 30…35 Гц вполне так наличиствует. Гораздо важнее качество этого баса.

Ящичных призвуков в звучании нет. Спасибо мастеру Normann-у за грамотно спроектированные АС.

На настоящий момент все выглядит примерно так:

Косинов Константин:

Пару дней назад слушал рупора Олега (OlegCH). Потрясающее впечатление! Я впервые слушал «чистые» бэкхорны. Прежде всего поражает отсутствие искажений, интермодуляций и прочей грязи. Затем, масштаб на любой громкости! Картинка просто голографическая и полностью отвязана от динамиков! И это с «карманного» усилка на ЕЦЛ82.

Короче, летом буду делать такие же.

Вопрос по динамикам, Есть пара, вернее четверка английских 10″ R&A с потрясным звуком, но высокой рез. частотой под 70Гц. Для рупора это критично или?

Barbaris:

Вот в каждый бэкхорн и поставьте по два 10″ — вот тогда получите действительно потрясающее впечатление.

OlegCH:

Мне пришла в голову такая мысль. А если в бэкхорн поставить два динамика, но пушпулом. Т. е. один динамик ставится на фронт и работает полноценным ШП, а второй ставится сзади предрупорной камеры (примерно как у Бориса Борисовича) и работает на дополнительный «вдув» в рупор + частично излучение в тыл АС.

Это если с двумя динами именно на бэкхорне крутиться.

Но это конструкция рупора будет некисло размерная…

Его ведь в таком варианте особо не свернешь.

Barbaris:

Все ШП имеют дефицит в нижнем регистре, который восполняется при установке его в тыловой рупор и этого достаточно. Но один 10″ динамик не дает должной полномасштабности звучания, а два — вполне. Если хочется достичь более весомого нижнего регистра, то в тыловой рупор лучше поставить НЧ-динамик, а имеющийся ШП использовать во фронтальном рупоре. Тем самым будет усилен нижний регистр и достигнута полномасштабность за счет фронтального рупора. В предлагаемой в п.1228 схеме прямоизлучающий ШП попадает в совершенно другой режим работы и до опыта трудно точно представить результат . Желающим опробовать эту схему — в добрый путь!

TimBasil:

Необходимо ли при проектировании компромиссного тылового рупора стремиться к получению длины равной четверти длины волны нижней граничной частоты? Следует ли вообще придерживаться каких-либо соотношений между длиной рупора и длинами волн нижнего граничного диапазона?

Barbaris:

При правильном выборе длины четвертьволнового рупора излучение прямое и из устья могут быть сфазированы для сложного музыкального сигнала. Простй количественный расчет приведен еще в книжке Эфрусси от 1961 г.

Cop:

Barbaris

А Вы не путаете??? О рупоре в книжке речь шла или о лабиринте??!!

ИМХО В диапазоне работы рупора, эффективность излучения его устья намного (в десятки раз) превышает прямое излучение головки. Для этого он, собственно, и делается.

Так какая нам разница в какой фазе относительно устья, излучает сама головка.

Интерес может представлять только стыковка на верхней границе работы рупора, когда его эффективность станет сопоставима с прямым излучением головки. Но просчитать оное заранее для свёрнутого рупора, по-моему, невозможно.

Barbaris:

В том-то и дело, что рупор тыловой исторгает не только т. н. бас, но и частоты до 400 герц — именно поэтому важно сфазированность звучания устья и среднечастотной и ВЧ — составляющих излучения. Кроме того рассуждения автора той незабвенной книжки справедливы как для рупора, так и для лабиринта. Просчитать ситуацию необходимо еще до свертывания рупора при его проектировании.

Александр2:

(пост № 000, вложен PDF с чертежами)

Может кому будет интересно, выкладываю свой басовый рупор. Материал — фанера 21 мм. Морда съёмная, вес порядка 200 кг.

АЧХ басового рупора зависит от положения в комнате. Вдоль длинной стены (поперёк комнаты) в полку до 40 Гц, затем как отрезало. Вдоль короткой (по оси комнаты) дотягивает до 25 Гц. Так и оставил. СЧ-ВЧ рупор Лаутер ДХ-3 (в малом задемпфированном объёме), НЧ рупор Альтек 416 (закрыт колпаком). Усилитель 6С45 и 2*6С19П с межкаскадом. Источник Copland CDA-288 (твикнутый). Комната строилась специально для прослушивания. Стены не паралельны. На полу ковровое покрытие из натуральной шерсти, потолок отделан рассеивателями, углы комноты задемпфированы Изовером в маскитной сетке. Звуком акустики очень доволен, именно то, что я хотел. Все диски слушаю как в перый раз. Низ быстрый, глубокий, информативный. На ветке про систему Борис Борисовича Александр (Рижанин) описал звучание этих рупоров.

Barbaris:

Хочу обратить внимание интересующихся системой Александра2: Естественно, что тыловой рупор, рассчитанный на частоту среза 45 герц никак не может воспроизводить бас от 40 герц, да еще и в полку, независимо от положения в комнате. То что эти колонки, как сообщает их автор, играют в полку от 40 гц заслуга удачного комбинирования басового рупора со СЧ-ВЧрупором. Именно за счет прямого излучения Лаутера в басовом спектре появляются частоты ниже частоты среза басового рупора. При использовании в качестве СЧ-ВЧ — звена рупорного компрессионника, который редко может уверенно воспроизводить частоты ниже 500герц, такого результата не получить. Однако и в этом случае возможно получить в басовом спектре частоты ниже частоты среза басового рупора за счет тылового излучения басового динамика.