Лабиринтная акустическая система представляет собой свернутую трубу, через которую колебания тыльной стороны головки громкоговорителя поступают в окружающую среду, где складываются с колебаниями фронтальной стороны головки. Этим достигается улучшение отдачи на НЧ (по существу ЛАС является фазоинверторной системой).
Схема ЛАС показана на рис.1 (H – высота корпуса, а – ширина, b – глубина). Для нормальной работы ЛАС лабиринт должен представлять собой узкую трубу, что удовлетворительно выполняется при a<0,1λ. Условия распостранения волны в узкой трубе не зависят от того, прямая труба или выполнена в виде лабиринта.
Рис. 1. Схема ЛАС
В трубе с потерями характер изменения входного сопротивления с частотой имеет вид, показанный на рис.2 (кривая 1). Для линии с потерями на определенных частотах в трубе возникает резонанс, аналогичный резонансу параллельного колебательного контура с сосредоточенными параметрами (кривая 2). Вблизи первой резонансной частоты кривые входного сопротивления трубы и контура практически совпадают, поэтому лабиринт можно представить в виде контура, соответствующего ФИ с объемом VВ и массой воздуха в нем mВ.
Рис. 2
Основное значение для расчета ЛАС имеет первый резонанс, определяемый условием:
c/fК = λ = 4l [1], где
l – эффективная длина трубы лабиринта
Сначала определяется возможная добротность корпуса ФИ по формуле: QК = l3/VВ (2N – 1), где N – номер резонанса; VВ – внутренний объем корпуса АС.
Например, если высококачественная АС имеет параметры fК=50 Гц и VВ=30 л, то добротность на первом резонансе будет QК=200. Активные потери в корпусе за счет щелей и других дефектов могут несколько снизить число, но добротность останется достаточно большой и можно применить формулы:
VЭ/VВ = ((0,75/Q02) – 1) (2(1 – Q02))-1 – 1 [2]
fК/f0 = √( 0,125 / (1 – Q02)) / Q0 [3]
Из формул видно, что объем корпуса и резонансная частота однозначно определяется значением добротности. Отсюда вычисляются объем корпуса VВ и его резонансная частота fК, а далее по формуле [1] – эффективная длина лабиринта, представляющая собой сумму l = lТ + ∆l, здесь LТ – собственно длина трубы; ∆l – поправка, вызванная краевым эффектом открытого конца трубы: ∆l = 1,7√(VВ / ∏l). По найденному значению lТ определяется сечение трубы S = VВ / lТ. Из схемы лабиринта следует, что внутренний объем корпуса разделен рядом перегородок, они должны быть расположены так чтобы площадь сечения трубы была равна S во всех коленах. Объем корпуса VВ = abH, поэтому должно выполнятся соотношение:
lT = kb [4]
где k – количество отрезков трубы, образованных перегородками. Длина перегородок рассчитывается по формуле:
lП = b – (S/a) [5]
высота системы – по выражению H = h0k, где h0 = S/a – высота каждого отрезка трубы (смотрите рис.1). Высота системы определяется:
H = xS/a [6]
Обычно отношение высоты H к ширине a выбирается в пределах x = 1,5 – 2. Но в общем случае H = xa, поэтому формула [6] представляется как:
k = xa2/S [7]
т.е. при заданном произвольном значении x и выбранной ширине ЛАС можно определить количество отрезков, из которых состоит лабиринт. Ширина ЛАС должна быть больше диаметра головки d0, т.е. a = d0 + (10…30) мм. По формулам [4] и [7] находится глубина корпуса ЛАС.
b = lТ/k = V/xa2 [8]
Конструктивный объем должен быть больше вычисленного на объем занимаемой головкой и пластинами перегородок. Объем, занимаемый пластинами. Определяется по формуле:
∆V = lПa(k – 1) t = at (b – (S/a)) (k – 1)
где t – толщина пластины (обычно 4 – 6 мм). При определении количества отрезков трубы по выражению [7] значение x может оказаться целым числом. Тогда его следует округлить до ближайшего целого числа и уточнить параметры конструкции по формулам [7] и [8].
По материалам из книги: «Полупроводниковые приемноусилительные устройства. Справочник радиолюбителя» 1989. Терещук, Терещук, Седов.
