О том, как измерять параметры громкоговорителей Тиле-Смолла, можно говорить много. Существуют различные методы измерения, и не все они одинаково хороши. Из-за нелинейности динамиков не существует единого окончательного набора параметров. Некоторые из параметров являются функцией экскурсии диффузора/звуковой катушки, следовательно, они зависят от уровня входного напряжения/тока.
Перед измерением параметров Т-С необходимо провести пробное включение. Если подвес громкоговорителя не проработан, то его податливость немного увеличится во время и, таким образом, повлияет на результаты измерений. Резонансная частота в свободном пространстве обычно снижается примерно на 10-15% в процессе обкатки, так как увеличивается податливость подвеса. Это напрямую влияет на параметры. Для пробного включения вам потребуется генератор синусоидальных колебаний с регулируемым выходным напряжением и усилитель мощности.
Используя генератор синусоидальных колебаний, установите частоту примерно ниже частоты основного резонанса. Медленно повышайте напряжение до тех пор, пока подвижная система не достигнет максимального смещения. Держите напряжение ниже уровня клиппирования, обычно можно услышать, когда подвес переходит в режим клиппирования – появляется механический шум. Отрегулируйте напряжение немного ниже этого уровня. Громкоговоритель должен работать около 10 минут. После чего нужно дать ему “остыть” до температуры окружающей среды.
Теперь вы готовы к измерению параметров T/S. Сначала измерьте постоянное сопротивление звуковой катушки – Re. Используйте хороший мультиметр, но имейте в виду, что многие мультиметры низкой и средней ценовой категории не справятся с этой задачей хорошо. Мультиметр должен иметь низкий диапазон сопротивлений (например, 0-20 Ом). Точность должна быть лучше, чем ±0,1 Ом, что требует коррекции. Сопротивление зависит от температуры. Медная звуковая катушка имеет сопротивление 6,2 Ом при 25 °C, при 20 °C сопротивление уже будет 6,07 Ом. SB Acoustics указывает сопротивление звуковой катушки постоянному току при 25 °C, а наш допуск составляет ±0,15 Ом или ±2%.
Чтобы избежать нежелательных механических резонансов, которые могут повлиять на результаты измерений, громкоговоритель следует держать в свободном воздухе в вертикальном положении. Следите за тем, чтобы не закрыть ни одного вентиляционного отверстия. Кроме того, громкоговоритель не следует размещать вблизи отражающей поверхности, например стены, так как это изменит импеданс излучения.
Следующий шаг – измерение кривой импеданса (т.е. модуля импеданса). Компания SB Acoustics использует ступенчатую синусоидальную развертку с узким частотным интервалом (рекомендуется не менее 1/24 октавы). Высокое частотное разрешение очень важно для точного определения частоты резонанса свободного воздуха и максимального импеданса на этой частоте – особенно при использовании высокочастотных динамиков. Если кажется, что вершина пика импеданса обрезана, необходимо больше точек измерения. Напряжение, которое следует подавать на клеммы преобразователя зависит от его размера/типа. Для типичного мидбаса напряжение должно составлять около 1 В (среднеквадратичное значение) на резонансной частоте.
Обратите внимание, что в приведенных ниже уравнениях используются только единицы системы СИ, но результаты могут быть пересчитаны в другие единицы.
Определите резонансную громкоговорителя в свободном пространстве – fs [Гц].
Определите максимальный уровень импеданса (на частоте основного резонанса в свободном пространстве) – Zmax [Ом].
Рассчитайте уровни импеданса Z1,2 [Ом] на боковых частотах:
Определив боковые частоты f1 и f2 [Гц] их можно перепроверить по формуле ниже:
Рассчитайте коэффициент механической добротности, Qms:
где:
Рассчитайте коэффициент электрической добротности, Qes:
Рассчитать суммарный коэффициент полной добротности, Qts:
Теперь прикрепите точно взвешенное количество дополнительного груза (например, пластилина), ∆m [кг], к центральной части диффузора или к пылезащитному колпачку (будьте осторожны, чтобы не повредить пылезащитный колпачок). Масса ∆m должна быть около 70% от ожидаемой массы подвижной системы громкоговорителя. Убедитесь, что добавленная масса прилипла к конусу и ни одна ее часть не может свободно вибрировать. Обратите внимание, что удаление прилипшего материала может привести к расслаиванию верхних слоев некоторых типов бумажных диффузоров.
Еще раз измерьте кривую импеданса – не регулируя напряжение (или ток).
Определите новую, смещенную резонансную частоту – fo [Гц].
Рассчитайте массу подвижной системы с учетом присоединенного воздуха, Mms [кг].
Рассчитайте сопротивление механических потерь, Rms [кг/с].
Рассчитайте силовой фактор, BL [Tлм]:
Рассчитайте податливость подвижной системы, Cms [м/Н]:
Измерьте диаметр поршня (как показано на рисунке ниже), Dd [м]:
Рассчитайте площадь поршня, Sd [м2]:
Эффективная площадь поршня в большинстве случаев составляет примерно 95% от рассчитанного выше значения. Следовательно, необходимо сделать поправку. Поправка также должна вводиться, если в громкоговорителе используется пористый/вентилируемый пылезащитный колпачок или фазовая “пуля”.
Рассчитайте эквивалентный объем, Vas [м3]:
ρ – плотность воздуха = 1,2 кг/м3 ( при 20 °C и 50% относительной влажности, 1 атм);
c – скорость звука в воздухе = 344 м/с (при 20 °C и 50% относительной влажности).
Определите минимальный уровень импеданса выше резонансной частоты, Zmin [Ом].
Определите частоту f3 [Гц], на которой уровень импеданса на 3 дБ выше Zmin (3 дБ – это коэффициент √2).
Рассчитайте индуктивность звуковой катушки, Le [H]. Используется эмпирическое уравнение, поскольку звуковая катушка, установленная в магнитной цепи, она не ведет себя как истинный индуктор. Данная модель индуктивности звуковой катушки является довольно простой.
Теперь у вас есть полный набор параметров Тиля/Смолла.
