Громкоговоритель, как правило, вносит наибольшие нелинейные искажения по сравнению с остальными звеньями звуковоспроизводящего тракта. Причем, если в области высших частот искажения вносит сам громкоговоритель, то в области низших частот (до 300-400 Гц) — решающее значение играет его акустическое оформление.
Неудачно выполненное акустическое оформление громкоговорителя может привести к появлению на частотной характеристике чувствительности пиков и провалов, что свидетельствует о плохих переходных характеристиках подвижной системы громкоговорителя. Демпфирование подвижной системы громкоговорителей приводит к уменьшению частотных и нелинейных искажений в области низших частот.
Существует несколько способов демпфирования подвижной системы громкоговорителя. Для радиолюбителей наибольший практический интерес представляет акустический способ демпфирования громкоговорителя в ящике или фазоинверторе.
Ряд зарубежных фирм наряду с тщательным изготовлением громкоговорителей широко применяет акустическое демпфирование подвижной системы с помощью панелей акустических сопротивлений — ПАС (Асоustical Resistance Unit — ARU).
Авторами экспериментальным путем подбирались параметры панелей акустического сопротивления для громкоговорителя в закрытом ящике и фазоинверторе. Работа в основном была проведена в лаборатории электроакустики НИКФИ.
Рис. 1:
Была предложена следующая конструкция ПАС: между двумя ластами фанеры толщиной 5-6 мм каждый, в которых соосно просверлены сквозные отверстия диаметром 10-30 мм, помещается и туго натягивается демпфирующая ткань; листы фанеры должны быть затем плотно стянуты между собой винтами или шурупами. Конструкция такой панели изображена на рис.1. Если панель изготавливается для закрытого ящика, то вместо одного слоя фанеры используется задняя стенка ящика так, как показано на рис.2 (лист фанеры и ткань, конечно, должны быть помещены внутри ящика).
Рис. 2:
Суммарная площадь отверстий панели ПАС должна составлять не менее 40% от площади диафрагмы. Под площадью диафрагмы понимается площадь проекции диффузора на плоскость, перпендикулярную его акустической оси. В том случае, когда для воспроизведения низших частот используется несколько громкоговорителей, площадь отверстий панели ПАС должна быть не менее 40% от общей площади их диафрагм. При использовании в одном ящике вместе с низкочастотными отдельных громкоговорителей для воспроизведения средних и высших частот, их необходимо прикрыть изнутри плотными, без щелей, деревянными или металлическими крышками. В противном случае из-за влияния низкочастотных компонент сигнала в этих громкоговорителях могут появиться нелинейные н интермодуляционные искажения.
В фазоинверторе панель акустического сопротивления вставляется в фазоинверсное отверстие. Соотношения между суммарной площадью отверстий панели ПАС и площадью диафрагмы те же, что и для закрытого ящика. Это соотношение обычно удается реализовать, не увеличивая площади фазоинверсного отверстия. Влияние ПАС легко продемонстрировать с помощью частотной характеристики полного входного электрического сопротивления громкоговорителя.
Рис. 3:
На рис.3 представлены такие частотные характеристики громкоговорителя 6ГД-1 (ВЭФ), работающего в фазоинверторе без панели и с панелью ПАС. На рис.4 даны частотные характеристики чувствительности того же громкоговорителя. Из характеристики, изображенной на рис.3, видно, что при слабом демпфировании подвижной системы на частоте механического резонанса резко возрастает входное электрическое сопротивление, что объясняется ростом колебательной скорости диффузора и колеблющейся с ним массы воздуха. Из сопоставления частотных характеристик чувствительности громкоговорителя 6ГД-1 в фазоинверторе, изображенных на рис.4, видно, что панель ПАС эффективно работает только в области низких частот, где объем воздуха, заключенный в фазоинверторе, колеблется как целое и воздух «продувается» через демпфирующую ткань. При этом очень важно обеспечить неподвижность самой ткани. Если ткань колеблется, то демпфирование практически отсутствует. Чтобы ткань была неподвижна, диаметр отверстий в панели не должен быть слишком большим (не более 30 мм).
Рис. 4:
На рис.5 представлены частотные характеристики чувствительности кинотеатрального громкоговорителя 10ГДН, установленного в ящике, заполненном ватой (пунктир) и с панелью ПАС в задней стенке (без ваты). Несмотря на то, что частотные характеристики отличаются незначительно, звучание громкоговорителя в ящике с ПАС при сравнительном прослушивании было признано более приятным.
Рис. 5:
Изготовить ПАС можно следующим образом. Сначала нужно рассчитать общую площадь отверстий, а затем их количество по выбранному диаметру. Чтобы не было сколов фанеры при сверлении отверстий расстояние между ними не следует брать слишком малым. После разметки отверстий на одном листе фанеры его следует свинтить с другим и просверлить отверстия. Затем разъединить ласты и между ними поместить демпфирующую ткань таким образом, чтобы на ней не было складок. При затягивании винтов ткань надо все время подтягивать, чтобы она не ослабла. Если ПАС изготовляется для фазоинвертора, то наиболее подходящей тканью является хлопчатобумажное полотно в один слой. При этом отдача громкоговорителя на низших частотах практически остается неизменной, а неприятное подчеркивание низших частот, характерное для фазоинвертора и воспринимаемое как «бубнение», полностью устраняется. Для закрытого ящика более подходящим является льняное полотно или хлопчатобумажное в два слоя. Ткань, используемая для демпфирования, должна быть предварительно простирана для удаления крахмала.
Панель акустического сопротивления проста в изготовлении и универсальна, так как ее можно использовать для любого акустического оформления громкоговорителя. При установке панели ПАС в задней стенке ящика его не следует вплотную придвигать к стене. Минимальное расстояние от стены должно быть не менее 30 мм. В тех случаях, когда нежелательно наличие зазора между стеной и ящиком, панель ПАС можно разместить в одной из боковых стенок в месте, наиболее удаленном от низкочастотного громкоговорителя.
При применении панели ПАС обработка внутренней поверхности ящика необязательна. В некоторых случаях полезно разместить на оборотной стороне громкоговорителя – слой ваты или очесов толщиной 30-40 мм. При этом устраняется влияние резонансных явлений в области частот 300-600 Гц, где панель не работает.
Кандидат технических наук: Молодая Н.
Инженеры: Шоров В., и Храбан И.
