Как клеить шпон в домашних условиях. Как выполняется шпонирование своими руками – технология и пошаговая инструкция. Пошаговое выполнение операции приклеивания
Акустическая система (Общие понятия и наиболее часто задаваемые вопросы)
1. Что такое акустическая система (АС)?
Это устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителей (ГГ), необходимые акустическое оформление (АО) и электрические устройства, как то переходные фильтры (ПФ), регуляторы, фазовращатели и т.п. Смотрите так же: на нашем сайте.
2. Что такое головка громкоговорителя (ГГ)?
Это пассивный электро акустический преобразователь, предназначенный для преобразования сигналов звуковой частоты из электрической формы в акустическую.
3. Что такое пассивный преобразователь?
Это такой преобразователь, который НЕ увеличивает энергию электрического сигнала, поступающего на его вход.
4. Что такое акустическое оформление (АО)?
Это конструктивный элемент, обеспечивающий эффективное излучение звука ГГ. Иными словами, в большинстве случаев АО - это корпус АС, который может иметь вид акустического экрана, ящика, рупора и т.д.
5. Что такое однополосная АС?
Фактически то же самое, что и широкополосная. Это АС, все ГГ которой (обычно одна) работают в одном и том же диапазоне частот (т.е.фильтрация входного напряжения при помощи ПФ, равно как и сами фильтры отсутствуют).
6. Что такое многополосная АС?
Это АС, ГГ которой (в зависимости от их числа) работают в двух или более разных диапазонах частот. Однако непосредственный подсчет количества ГГ в АС (особенно выпуска прошлых лет) может ничего не сказать о реальном числе полос, поскольку на одну и ту же полосу может выделяться несколько ГГ.
7. Что такое АС открытого типа?
Это такая АС, в которой влияние упругости воздуха в объеме АО пренебрежимо мало, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы ГГ не изолированы друг от друга в области НЧ. Представляет собой плоский экран или ящик, у которого задняя стенка или полностью отсутствует, или же имеет ряд сквозных отверстий. Наибольшее влияние на частотную характеристику АС с АО открытого типа оказывают передняя стенка (в которой смонтированы ГГ) и ее размеры. Вопреки распространенному мнению, боковые стенки АО открытого типа влияют на характеристики АС крайне мало. Таким образом важен не внутренний объем, а площадь передней стенки. Даже при сравнительно небольших ее размерах воспроизведение НЧ значительно улучшается. Вместе с тем в области СЧ и, особенно, ВЧ экран уже не оказывает существенного влияния. Существенным недостатком таких систем является их подверженность акустическому «короткому замыканию», которое приводит к резкому ухудшению воспроизведения НЧ.
8. Что такое АС закрытого типа?
Это такая АС, в которой упругость воздуха в объеме АО соизмерима с упругостью подвижной системы ГГ, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы ГГ изолированы друг от друга во всем диапазоне частот. Иными словами, это АС, корпус которой выполнен герметично закрытым. Преимущество таких АС в том, что задняя поверхность диффузора не излучает и, таким образом, акустическое «короткое замыкание» полностью отсутствует. Но закрытые системы имеют другой недостаток - при колебаниях диффузора он должен превозмогать дополнительную упругость воздуха в АО. Наличие этой дополнительной упругости приводит к тому, что повышается резонансная частота подвижной системы ГГ, в результате чего ухудшается воспроизведение частот, лежащих ниже этой частоты.
9. Что такое АС с фазоинвертором (ФИ)?
Стремление получить достаточно хорошее воспроизведение НЧ при умеренном объеме АО довольно хорошо достигается в так называемых фазоинверсных системах. В АО таких систем делается щель или отверстие, в которое может быть вставлена трубка. Упругость объема воздуха в АО резонирует на какой-то частоте с массой воздуха в отверстии или трубке. Эта частота называется резонансной частотой ФИ. Таким образом, АС в целом становится состоящей как бы из двух резонансных систем - подвижной системы ГГ и АО с отверстием. При правильно выбранном соотношении резонансных частот этих систем воспроизведение НЧ значительно улучшается по сравнению с АО закрытого типа с таким же объемом АО. Несмотря на очевидные преимущества АС с ФИ, очень часто такие системы, изготовленные даже опытными людьми, не дают ожидаемых от них результатов. Причина этого в том, что для получения необходимого эффекта ФИ должен быть правильно рассчитан и настроен.
10. Что такое bass-reflex?
То же самое, что ФИ.
11. Что такое кроссовер?
То же самое, что переходной или разделительный фильтр.
12. Что такое переходной фильтр?
Это пассивная электрическая схема (обычно состоящая из катушек индуктивности и емкостей), которая включается перед входным сигналом и обеспечивает то, чтобы на каждую ГГ в АС поступало напряжение только тех частот, которые они должны воспроизводить.
13. Что такое «порядки» переходных фильтров?
Поскольку никакой фильтр не может обеспечить абсолютного обрезания напряжения на заданной частоте, ПФ рассчитывают на определенную частоту разделения, за пределами которой фильтр обеспечивает выбранную величину затухания, выражаемую в децибелах на октаву. Величина затухания называется крутизной и зависит от схемы построения ПФ. Не углубляясь особо в подробности, можно сказать, что простейший фильтр - так называемый ПФ первого порядка - состоит всего из одного реактивного элемента - емкости (при необходимости обрезать НЧ) или индуктивности (при необходимости обрезать ВЧ) и обеспечивает крутизну в 6дБ/окт. Вдвое большую крутизну - 12дБ/окт. - обеспечивает ПФ второго порядка, содержащий по два реактивных элемента в цепи. Затухание в 18дБ/окт. обеспечивает ПФ третьего порядка, содержащий по три реактивных элемента и т.д.
14. Что такое октава?
В общем случае - это удвоение или ополовинивание частоты.
15. Что такое рабочая плоскость АС?
Это плоскость, в которой расположены излучающие отверстия ГГ АС. Если ГГ многополосной АС расположены в разных плоскостях, то за рабочую принимается та, в которой расположены излучающие отверстия ГГ ВЧ.
16. Что такое рабочий центр АС?
Это точка, лежащая на рабочей плоскости, от которой производится отсчет расстояния до АС. В случае однополосных АС за него принимают геометрический центр симметрии излучающего отверстия. В случае многополосных АС за него принимается геометрический центр симметрии излучающих отверстий ГГ ВЧ или проекций этих отверстий на рабочую плоскость.
17. Что такое рабочая ось АС?
Это прямая, проходящая через рабочий центр АС, и перпендикулярная рабочей плоскости.
18. Что такое номинальное сопротивление АС?
Это заданное в технической документации активное сопротивление, которым замещают модуль импеданса АС при определении подводимой к нему электрической мощности. Согласно стандарту DIN минимальное значение модуля импеданса АС в заданном диапазоне частот не должно быть менее 80% от номинального.
19. Что такое импеданс акустических систем (АС)?
Без углубления в основы электротехники можно сказать, что импедансом называется ПОЛНОЕ электрическое сопротивление АС (включая и кроссоверы, и ГГ), в состав которого в виде довольно сложной зависимости входит не только привычное всем активное сопротивление R (которое можно измерить обычным омметром), но также и реактивные компоненты в лице емкости C (емкостное сопротивление, зависящее от частоты) и индуктивности L (индуктивное сопротивление, также зависящее от частоты). Известно, что импеданс является комплексной величиной (в смысле комплексных чисел) и, вообще говоря, представляет собой трехмерный график (в случае АС он часто похож на «поросячий хвост») в координатах «амплитуда-фаза-частота». Именно по причине его комплексности, когда говорят об импедансе как о численной величине, говорят о его МОДУЛЕ. Наибольший интерес с точки зрения исследований представляют проекции «поросячьего хвоста» на две плоскости: «амплитуда-от-частоты» и «фаза-от-частоты». Обе этих проекции, представленные на одном графике, носят название «графика Боде». Третья проекция «амплитуда-от-фазы» носит название «графика Найквиста». С появлением и распространением полупроводников усилители звуковой частоты стали вести себя более менее как источники «постоянного» напряжения, т.е. они, в идеале, должны поддерживать на выходе одно и то же напряжение вне зависимости от того, какая нагрузка на него повешена, и какова потребность в токе. Поэтому если предположить, что усилитель, приводящий ГГ АС в движение, представляет собой источник напряжения, то импеданс АС четко покажет, каков будет потребляемый ток. Как уже было сказано, импеданс не только реактивен (т.е. характеризуется ненулевым углом сдвига фаз), но еще и изменяется с частотой. Отрицательный угол сдвига фаз, т.е. когда ток опережает напряжение, обусловлен емкостными свойствами нагрузки. Положительный угол сдвига фаз, т.е когда ток отстает от напряжения, обусловлен индуктивными свойствами нагрузки.
Каков же импеданс типичных АС? Стандарт DIN требует, чтобы величина импеданса АС не отклонялась от указываемого номинала более чем на 20%.Однако на практике все обстоит гораздо хуже - отклонение импеданса от номинала составляет в среднем +/-43%! До тех пор, пока усилитель характеризуется низким выходным сопротивлением, даже такие отклонения не привнесут каких либо слышимых эффектов. Однако как только в игру вводится ЛАМПОВЫЙ усилитель с выходным сопротивлением порядка нескольких Ом(!), результат может быть весьма плачевным- окраска звучания неизбежна.
Измерение импеданса АС является одним их наиболее важных и мощных диагностических средств. По графику импеданса можно очень много сказать о том, что представляют собой данные АС, даже не видя их в глаза и не слыша. Имея перед глазами график импеданса, можно сходу сказать, какого типа данные АС- закрытого (один горб в области баса), фазоинверторного или трансмиссионного (два горба в области баса) или же какой либо разновидности рупорных (последовательность равномерно разнесенных пиков). Судить о том, насколько хорошо будет воспроизводиться бас (40-80Гц) и самый нижний бас (20-40 Гц) теми или иными АС можно по форме импеданса в этих областях, равно как и по добротности горбов. «Седло», образованное двумя пиками в низкочастотной области, типичными для фазоинверторной конструкции, указывает на частоту, на которую «настроен» фазоинвертор, каковая обычно является частотой, на которой отдача НЧ ГГ падает на 6дБ, т.е. приблизительно в 2 раза. Из графика импеданса можно также понять, есть ли в системе резонансы, и каков их характер. К примеру, если проводить измерения с достаточным разрешением по частоте, то, возможно, на графике появятся своего рода «зарубки», свидетельствующие о наличии резонансов в акустическом оформлении.
Ну и, пожалуй, самое важное, что можно вынести из графика импеданса, это то, насколько тяжела будет эта нагрузка для усилителя. Поскольку импеданс АС реактивен, ток будет либо отставать от напряжения сигнала, либо опережать его на фазовый угол. В худшем случае, когда фазовый угол составляет 90 градусов, от усилителя требуется выдать максимальный ток в то время как напряжение сигнала стремится к нулю. Поэтому знание «паспортных» 8 (или 4) Ом в качестве номинального сопротивления НЕ дает ровным счетом ничего. В зависимости от фазового угла импеданса, который будет на каждой частоте разным, те или иные АС могут оказаться тому или иному усилителю «не по зубам». Также очень важно отметить, что БОЛЬШИНСТВО усилителей НЕ кажутся нам не справляющимися с АС лишь потому, что на ТИПИЧНЫХ уровнях громкости, допустимых в ТИПИЧНЫХ домашних условиях, ТИПИЧНЫЕ АС НЕ требуют от ТИПИЧНОГО усилителя «пропитания» более чем всего несколько Ватт.
20. Что такое номинальная мощность ГГ?
Это заданная электрическая мощность, при которой нелинейные искажения ГГ не должны превышать требуемые.
21. Что такое максимальная шумовая мощность ГГ?
Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.
22. Что такое максимальная синусоидальная мощность ГГ?
Это электрическая мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.
23. Что такое максимальная кратковременная мощность ГГ?
Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1с (испытания повторяют 60 раз с интервалом в 1 мин.)
24. Что такое максимальная долговременная мощность ГГ?
Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 мин. (испытания повторяют 10 раз с интервалом в 2 мин.)
25. При прочих равных, АС с каким номинальным сопротивлением является более предпочтительной -4, 6 или 8Ом?
Более предпочтительной в общем случае является АС с более высоким номинальным сопротивлением, поскольку такая АС представляет собой более легкую нагрузку для усилителя и, следовательно, гораздо менее критична к выбору последнего.
26. Что такое импульсная характеристика АС?
Это ее отклик на «идеальный» импульс.
27. Что такое «идеальный» импульс?
Это мгновенный (время нарастания равно 0) рост напряжения до некоторого значения, «застревание» на этом постоянном уровне на короткий промежуток времени (скажем, доли миллисекунды) и затем мгновенный же спад обратно до 0В. Ширина такого импульса обратно пропорциональна ширине полосы частот сигнала. Если бы нам захотелось сделать импульс бесконечно коротким, то для того, чтобы передать его форму в полной неизменности, нам потребовалась бы система с бесконечной полосой пропускания.
28. Что такое переходная характеристика АС?
Это ее отклик на сигнал типа «ступенька». Переходная характеристика дает наглядное представление о поведении всех ГГ АС во времени и позволяет судить о степени когерентности излучения АС.
29. Что такое сигнал типа «ступенька»?
Это когда напряжение на входе в АС мгновенно нарастает от 0В до некоторого положительного значения и остается таким продолжительное время.
30. Что такое когерентность?
Это согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов во времени. Применительно к АС означает одновременность прихода сигналов от различных ГГ к слушателю, т.е. фактически отражает факт сохранности фазовой целостности информации.
31. Что такое полярность ГГ?
Это определенная полярность электрического напряжения на выводах ГГ, вызывающая движение подвижной системы ГГ в заданном направлении. Полярность многополосной АС определяется полярностью ее НЧ ГГ.
32. Что такое подключение ГГ в абсолютной положительной полярности?
Это подключение ГГ к источнику напряжения таким образом, что при подаче на нее электрического напряжения положительной полярности происходит выдвижение катушки из зазора магнита вперед, т.е. имеет место компрессия воздуха.
33. Что такое АЧХ АС?
Это амплитудно-частотная характеристика, т.е. зависимость от частоты уровня звукового давления, развиваемого АС в определенной точке свободного поля, находящейся на определенном расстоянии от рабочего центра (обычно 1м).
34. Что такое полярная характеристика?
Это графическая зависимость в условиях свободного поля уровня звукового давления (для данной полосы частот и расстояния от рабочего центра ГГ) от угла между рабочей осью ГГ и направлением на точку измерения.
35. На какие условные части разделяется частотный диапазон для удобства словесного описания?
- 20-40Гц - нижний бас
- 40-80Гц - бас
- 80-160Гц - верхний бас
- 160-320Гц - нижний мидбас
- 320-640Гц - мидбас
- 640-1.280Гц - верхний мидбас
- 1.28-2.56кГц - нижняя середина
- 2.56-5.12кГц - середина
- 5.12-10.24кГц - верхняя середина
- 10.24-20.48кГц - верх
36. Как называются переменные регуляторы, которые можно увидеть на некоторых АС?
Аттенюаторы. Иногда их называют акустическими эквалайзерами.
37. Каково назначение аттенюаторов?
В зависимости от градуировки - увеличивать и/или уменьшать напряжение, поступающее на ту или иную ГГ, что, соответственно, приводит к увеличению и/или уменьшению уровня звукового давления в определенном частотном диапазоне. Аттенюаторы не вносят изменений в форму АЧХ отдельных ГГ, но изменяют ОБЩИЙ вид АЧХ АС за счет «подъема» или «опускания» определенных участков спектра. В ряде случаев аттенюаторы позволяют в той или иной степени «адаптировать» АС к конкретным условиям прослушивания.
38. Что такое чувствительность АС?
Чувствительность АС часто и повсеместно путают с КПД. КПД определяется как отношение выдаваемой АС АКУСТИЧЕСКОЙ мощности к потребляемой ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ. Т.е. вопрос формулируется так: если я засажу в АС 100 электрических Ватт, сколько Ватт акустических (звуковых) я получу? А ответ на него - «немного, мало». КПД типичной ГГ с подвижной катушкой составляет порядка 1%.
КПД обычно дается в виде уровня звукового давления, создаваемого АС на заданном расстоянии от рабочего центра АС при подводимой мощности в 1 Вт, т.е. в Децибелах на Ватт на метр (дБ/Вт/м). Тем не менее, знание этой величины полезным никак не назовешь, поскольку определить, что такое для данных конкретных АС подводимая мощность в 1 Вт, крайне сложно. Почему? Потому что налицо зависимость как от импеданса, так и от частоты. Подайте на АС с импедансом 8 Ом на 1 кГц сигнал этой же частоты и уровнем в 2.83 Вольта, и да, вне всякого сомнения, вы запитаете АС мощностью в 1 Вт (по закону Ома «мощность» = «напряжение в квадрате» / «сопротивление»). И вот здесь всплывает большое «НО» - мало того, что импеданс АС непостоянен и зависит от частоты, на более низких частотах он может драматически снижаться. Скажем, до 2 Ом на 200 Гц. Запитав теперь АС все теми же 2.83 Вольтами, но на частоте 200Гц, мы тем самым потребуем от усилителя отдать нам в 4(!) раза больше мощности. Для одного и того же уровня звукового давления АС на 1 кГц оказываются работающими вчетверо более эффективно, чем на 200 Гц.
А почему, собственно, КПД вообще имеет значение? Если полвека назад аудиоинженеры были сильно озабочены проблемой передачи мощности(а инженеры-телекоммуникационщики заинтересованы в этом и по сей день!) то с приходом полупроводниковых устройств усилители звуковой частоты стали вести себя более менее как источники «постоянного» напряжения - они поддерживают одно и то же напряжение на выходе вне зависимости от того, какая нагрузка на него повешена, и каков потребляемый ток. Вот поэтому-то на передний план и выходит НЕ КПД, а ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ по напряжению, т.е. то, как громко играет АС при заданном напряжении на выходе усилителя. Чувствительность по напряжению обычно определяется как уровень звукового давления, развиваемого АС на расстоянии в 1 метр от рабочего центра АС при напряжении на клеммах в 2.83 Вольта (т.е. напряжении, необходимом для рассеивания 1 Ватта на 8-ми омном резисторе).
Преимущество указания чувствительности вместо КПД состоит в том, что она всегда остается постоянной вне зависимости от импеданса АС, поскольку предполагается, что усилитель всегда сможет обеспечить ток, достаточный для поддержания 2.83 Вольт. Чем ближе приближается модуль импеданса АС к оному чистого 8-ми омного резистора, тем выше степень эквивалентности этих двух критериев. Однако в случае, когда импеданс АС существенно отличается от 8Ом, польза от знания КПД сводится на нет.
Чувствительность АС по напряжению важна в частности при подборе пары «усилитель - АС». Если у вас есть усилитель мощностью в 20 Вт, вам лучше крепко подумать об АС с ОЧЕНЬ высокой чувствительностью, поскольку в противном случае громко музыку вам никогда не слушать. И обратно, если вы возьмете АС с достаточно высокой чувствительностью - скажем, 100 дБ/2.83В/м, то может оказаться, что и 5-ти ваттного усилителя вам хватит за глаза в том смысле, что тратить 10.000 $ на усилитель мощностью в 600 Вт при таких АС было бы швырянием денег на ветер.
Однако, не смотря на то, что всем совершенно очевидно, что чувствительность по напряжению является более чем важным параметром АС, многие люди все равно не хотят приводить ее как следует. Проблема заключается в том, что АС имеют тенденцию характеризоваться НЕровной АЧХ, а потому отыскание пикового значения среди всех ее горбылей и заявления из серии «Раз на этой частоте АС играет громче всего, значит, это и есть чувствительность!», является для маркетинговых отделов компаний, производящих АС, ВЕЛИКИМ ИСКУШЕНИЕМ.
Так какова же реальная чувствительность типичных АС? Оказывается, порядка 85-88 дБ/2.83В/м. Доля таких АС составляет около 40%. Любопытно, что АС с низкой чувствительностью (менее 80) - это в основном панельные АС всевозможных типов, а АС с высокой чувствительностью (более 95) - профессиональные мониторы. И это неудивительно. Достижение большой чувствительности требует героических усилий на инженерном поприще, что, разумеется, ВСЕГДА дорого обходится. А подавляющее большинство конструкторов АС стеснены рамками БЮДЖЕТА, что означает лишь то, что они ВСЕГДА будут искать компромиссы, экономя на размерах магнитов, форме подвижных катушек и диффузорах.
Также стоит отметить, что реально измеряемая чувствительность ВСЕГДА МЕНЬШЕ той, что указывается производителем в документах. Производители всегда слишком оптимистичны.
39. Нужно ли устанавливать АС на шипы?
Очень желательно.
40. Для чего нужны шипы?
Для того, чтобы максимально редуцировать передачу вибрации акустического оформления АС соприкасающимся с ним предметам (перекрытиям помещения, полкам, например). Эффект применения шипов основан на радикальном снижении площади контактирующих поверхностей, которая сводится к площади острий шипов/конусов. Важно понимать при этом, что установка АС на шипы НЕ устраняет вибрации корпуса, а лишь снижает эффективность их дальнейшего распространения.
41. Имеет ли значение место расположения шипов под АС?
Самой неблагоприятной опорой для АС является установка ее на 3 (три) металлических шипа/конуса, из которых один размещается посередине у задней стенки, а два остальных - под двумя передними углами. Такая постановка АС «дает волю» практически ВСЕМ корпусным резонансам.
42. Как минимизировать корпусные резонансы АС?
Самым ЛУЧШИМ способом СНИЖЕНИЯ корпусных резонансов АС, обусловленных тем, как и на что они установлены, является использование в качестве прокладки вибропоглощающего материала вроде плотного синтепона.
43. В каких случаях оправдано использование bi-wiring/bi-amping?
Bi-wiring НЕ имеет под собой физической основы и, как следствие, НЕ имеет НИКАКОГО слышимого эффекта, а стало быть, абсолютно лишен смысла.
Bi-amping бывает двух типов: ложный и грамотный. Посмотреть, что это означает, можно. Несмотря на существование физической обоснованности применения, эффект от bi-amping"а исчезающе мал.
44. Влияет ли внешняя отделка АС (виниловая пленка, натуральный шпон, порошковая краска и т.д.) на звук?
Нет, на звук НЕ влияет никоим образом. Только на ЦЕНУ.
45. Влияет ли внутренняя отделка (поролон, минвата, синтепон и т.д.) АС на звук?
Целью ЛЮБОЙ "набивки" АС чем-либо является стремление или необходимость подавлять стоячие волны, возникающие внутри любого акустического оформления, наличие которых может серьезным образом ухудшать характеристики АС. Поэтому все "влияние" внутренней отделки на звук сводится к тому, насколько хорошо эта отделка препятствует возникновению стоячих волн. Оценить наличие внутрикорпусных резонансов можно, например, по результатам измерения импеданса, проведенного с высоким разрешением по частоте.
46. Влияют ли на звук грили, а также другие декоративные обрамления передних панелей АС или же отдельных ГГ (например, металлические сетки)?
Строго говоря, ДА, влияют. И это можно в большинстве случаев воочию увидеть при измерениях. Вопрос лишь в том, можно ли это еще и услышать? В некоторых случаях, когда это влияние превышает 1дБ, его вполне возможно/реально услышать в форме некоторой "шероховатости" звучания, как правило, в области ВЧ. Влияние матерчатых "декораций" минимально. По мере повышения жесткости "декораций" (особенно касается металлических изделий) степень заметности увеличивается.
47. Есть ли реальные преимущества у колонок со скруглёнными углами?
Нет никаких.
48. Специальная форма пылезащитных колпачков на динамиках - необходимость или украшение?
Ответ может носить только предположительный характер. В наши дни, когда для наблюдения за "поведением" поверхности диафрагмы при возвратно-поступательном движении используется (или МОЖЕТ использоваться) лазерная виброметрия, вполне может быть, что форма колпачков выбирается НЕ случайным образом и НЕ для красоты, а для оптимизации работы диафрагмы в поршневом режиме. Кроме того, пылезащитные колпачки в ряде случаев способствуют выравниванию АЧХ (обычно в области 2-5кГц).
49. Что такое поршневой режим?
Это режим, при котором ВСЯ поверхность диффузора ГГ движется как одно целое.
Очень удобно пояснить это понятие на примере широкополосной ГГ. В области НЧ скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке меньше скорости распространения механического возбуждения в материале диффузора и последний ведет себя как единое целое, т.е. колеблется как поршень. На этих частотах частотная характеристика ГГ имеет гладкую форму, что свидетельствует об отсутствии парциального возбуждения отдельных участков диффузора.
Обычно разработчики ГГ стремятся расширить область поршневого действия диффузора в сторону ВЧ путем придания специальной формы образующей конуса. Для правильно сконструированного целлюлозного диффузора область поршневого действия может быть приблизительно определена как длина волны звука, равная длине окружности диффузора в основании конуса. На средних частотах скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке превышает скорость распространения механического возбуждения в материале диффузора и в нем возникают волны изгиба, диффузор уже не колеблется как единое целое. На этих частотах показатель затухания механических колебаний в материале диффузора еще недостаточно велик и колебания, достигая диффузородержателя, отражаются от него и распространяются по диффузору обратно в сторону звуковой катушки.
В результате взаимодействия прямых и отраженных колебаний в диффузоре возникает картина стоячих волн, образуются участки с интенсивным противофазным излучением. При этом на частотной характеристике наблюдаются резкие нерегулярности (пики и провалы), размах которых может достигать у не оптимально сконструированного диффузора десятка дБ.
На ВЧ показатель затухания механических колебаний в материале диффузора возрастает и стоячие волны не образуются. Вследствие ослабления интенсивности механических колебаний, излучение высоких частот происходит преимущественно областью диффузора, прилегающей к звуковой катушке. Поэтому для увеличения воспроизведения ВЧ применяют рупорки, скрепленные с подвижной системой ГГ. Для уменьшения неравномерности АЧХ в массу для изготовления диффузоров ГГ вносят различные демпфирующие (увеличивающие затухание механических колебаний) присадки.
50. Почему в большинстве АС вообще используется несколько ГГ (две или более)?
Прежде всего потому, что качественное излучение звука в различных частях спектра предъявляет слишком различные требования к ГГ, полностью удовлетворить которым одна единственная ГГ (широкополосная) не в состоянии уже хотя бы чисто физически (в частности см. предыдущий пункт). Одним из ключевых моментов является существенное увеличение направленности излучения любой ГГ с ростом частоты. В идеале ГГ в АС должны не только работать в поршневом режиме каждая, что, вообще говоря, влечет за собой резкое увеличение общего числа ГГ в системе (и, соответственно, увеличение числа переходных фильтров, что автоматически вызывает резкий рост сложности и стоимости изделия), но также характеризоваться всенаправленностью излучения, что возможно только при том условии, что линейный размер ГГ много МЕНЬШЕ длины волны излучения, которое она испускает. Только в этом случае ГГ будет отличаться хорошей дисперсией.
Пока частота достаточно низка, это условие выполняется, и ГГ является всенаправленной. С ростом частоты длина волны излучения уменьшается и, рано или поздно, становится СОПОСТАВИМА с линейными размерами ГГ (диаметром). Это, в свою очередь, приводит к резкому увеличению направленности излучения - ГГ в конце концов начинает излучать как прожектор, строго вперед, что совершенно неприемлемо. Возьмем для примера басовик-лопух диаметром 30см. На частоте 40Гц длина волны излучения равна 8.6м, что в 28 раз превышает его линейный размер - в этой области такой басовик является всенаправленным. На частоте 1.000Гц длина волны уже составляет 34см, что уже буквально СОПОСТАВИМО с диаметром. На этой частоте дисперсия такого басовика будет радикально хуже, излучение - предельно направленно. Традиционные двухполосные АС с частотой перехода в районе 2-3кГц - что соответствует длинам волн 11-17см - оснащаются басовиками с линейными размерами точно такого же порядка, что приводит к РЕЗКОМУ ухудшению полярной характеристики АС в указанной области, имеющей форму провала или ущелья. Провал обусловлен тем, что в то время как НЧ ГГ в данной области становится резконаправленной, пищалка (обычно диаметром 1.5-2см) в той же самой области является практически всенаправленной.
В частности именно поэтому хорошие ТРЕХполосные АС всегда ЛУЧШЕ хороших ДВУХполосных.
51. Что такое дисперсия?
В данном контексте то же самое, что "излучательная способность в различных направлениях".
52. Что такое диаграмма направленности?
То же, что полярная характеристика.
53. Что такое неравномерность АЧХ?
Это разность (выраженная в дБ) максимального и минимального значений уровней звукового давления в заданном диапазоне частот. Часто можно прочитать в литературе, что пики и провалы АЧХ уже 1/8 октавы не учитываются. Однако такой подход не является прогрессивным, поскольку наличие на АЧХ серьезных пиков и провалов (пусть даже узких) свидетельствует о недоброкачественном выполнении диффузора, о наличии в нем стоячих волн, т.е. о недоработке ГГ.
54. Почему головки в АС иногда включаются в различной полярности?
Поскольку переходные фильтры в ЛЮБОМ случае изменяют (или как еще говорят, вращают) фазу входного сигнала - чем выше порядок фильтра, тем больше фазовый сдвиг - то в ряде случаев ситуация складывается таким образом, что в зоне перехода сигналы от различных ГГ «встречаются» в противофазе, что приводит к серьезным искажениям АЧХ, носящим вид крутых провалов. Включение одной из ГГ в другой полярности приводит к тому, что фаза переворачивается еще на 180 градусов, что зачастую благоприятно сказывается на выравнивании АЧХ в зоне перехода.
55. Что такое кумулятивное затухание спектра (КЗС)?
Это совокупность осевых АЧХ АС, полученных с определенным временным промежутком при затухании поданного на нее единичного импульса, и отображенных на одном трехмерном графике. Поскольку, будучи электромеханической системой, АС является устройством «инерционным», то колебательные процессы продолжаются какое-то время и после прекращения импульса, постепенно затухая во времени. Таким образом, график кумулятивного затухания спектра наглядно показывает, какие области спектра отличаются повышенной пост-импульсной активностью, т.е. позволяет выявлять так называемые запаздывающие резонансы АС.
Чем «чище» выглядит график КЗС АС в области выше 1кГц, тем выше шанс того, что такие АС будут субъективно оценены слушателями как отличающиеся «большой прозрачностью», «отсутствием зернистости» и «чистотой звучания». И наоборот, АС, о которых говорят, что они звучат «зернисто» или «жестко», почти со 100% вероятностью характеризуются сильной «гребнистостью» графиков КЗС (хотя, конечно же, такие факторы как нелинейные искажения и нарушения частотного баланса тоже могут играть свою роль).
56. Как называются своеобразные рассекатели причудливой формы или геометрии, которые ставят поверх некоторых ГГ?
Фазовращатели, дефлекторы, акустические линзы.
57. Зачем применяются фазовращатели?
Во всяком случае не для красоты, а для предположительного улучшения дисперсионных характеристик АС.
58. Оказывает ли материал, из которого изготовлен диффузор ГГ (шелк, металл, бумага, полипропилен, кевлар, карбон, композит и т.д.), какое-либо влияние на звук?
В том смысле, что, может ли звук в зависимости от примененного материала быть «шелковым», «бумажным», «пластиковым», «металлическим» и всяким таким прочим, то ответ - НЕТ, НЕ может. Никакого влияния на звук в ПРЯМОМ смысле материал грамотно сконструированного диффузора НЕ оказывает. Так в чем же тогда смысл использования РАЗНЫХ материалов при изготовлении диффузоров? Смысл в том, что любой грамотный разработчик стремится, по сути, лишь к одной цели: использовать для производства диффузоров такой материал, который удовлетворял бы одновременно следующим требованиям: был бы жестким, легким, прочным, хорошо поддающимся демпфированию, недорогим и, главное, легко тиражируемым, особенно для целей массового производства. В контексте колонкостроения все перечисленные выше материалы (а также всевозможные остальные, не попавшие в список) отличаются друг от друга лишь только что перечисленными характеристиками и свойствами. А это отличие, в свою очередь, сказывается только и исключительно на подходах к снижению слышимой окраски звучания, появляющейся из-за резонансов, возникающих в диафрагмах.
59. Правда ли, что хороший, «настоящий» бас можно получить только на АС с большими басовиками-лопухами сантиметров по 30 в диаметре?
НЕТ, это - неправда. Количество и качество баса от размеров басовика зависят крайне мало.
60. В чем же тогда смысл больших басовиков-лопухов?
Большой басовик имеет бОльшую площадь поверхности и, стало быть, приводит в движение бОльшую массу воздуха, чем басовик меньшего размера. Следовательно, звуковое давление, развиваемое таким басовиком также больше, что напрямую сказывается на чувствительности - АС с большими басовиками, как правило, имеют очень высокую чувствительность (обычно выше 93дБ/Вт/м).
25.12.2005 Глобалаудио
Питер Мэпп
Выбирая акустическую систему для конкретного применения, следует учитывать множество факторов – механических, климатических, эстетических, акустических и электрических. Два последних можно объединить вместе под общим названием – электроакустические параметры. Именно под этим углом зрения рассматривается проблема выбора громкоговорителя в данной статье. К основным электроакустическим параметрам, которые необходимо принимать во внимание при определении или оценке пригодности устройства для данного применения, относятся частотная характеристика, акустическая мощность, диаграмма направленности, угол покрытия, направленность, чувствительность, импеданс, искажения и мощность. Существует также много других параметров (фазовая характеристика, компрессия мощности), и каждый заслуживает отдельной статьи, однако наша задача – дать о них лишь общее представление.
Следует отметить, что ни один из параметров не является определяющим при выборе громкоговорителя. Некоторые из них взаимосвязаны, другие являются взаимоисключающими, таким образом, выбор должен делаться с учетом множества факторов. Очень часто идеального устройства просто не существует, поэтому необходимо найти компромиссное решение – так же, как и при разработке, и изготовлении самого устройства. Хорошей отправной точкой для поиска могут стать частотная характеристика и полоса пропускания.
Частотная характеристика
| Рис. 1. АЧХ акустической системы в разных масштабах |
Методы измерения изложены в ряде промышленных и международных стандартов, таких как AES и IEC. При проведении измерений могут использоваться такие сигналы, как гармонические колебания, розовый шум с полосой 1/3 октавы (или уже), белый шум (также с полосой 1/3 октавы или уже). MLS-сигналы, которые широко применяются в настоящее время, также попадают в эту категорию, поскольку их спектр фактически совпадает со спектром белого шума.
Форма представления данных в значительной степени стандартизована, тем не менее будьте осторожны – истинное звучание может оказаться совсем не таким, каким мы его представляли, глядя на график частотной характеристики. Пример тому показан на рис. 1. На первый взгляд, громкоговоритель, характеристика которого изображена на верхнем графике, может показаться предпочтительней, поскольку имеет более гладкую характеристику. Однако посмотрев на вертикальную шкалу, вы поймете, что кривые построены в разных масштабах. На самом деле оба графика относятся к одному и тому же громкоговорителю. Данные с высокой степенью подробности часто сглаживаются на графиках. И хотя такое представление данных позволяет показать вид кривой в целом, оно также может ввести в заблуждение, поскольку при этом оказываются скрытыми такие детали, как резонансные пики и спады характеристики, которые являются характерными признаками нежелательных резонансов, дифракции/интерференции звука в помещении или плохой настройки разделительных фильтров.Частотная характеристика обычно снимается в безэховых условиях, если не указано иное. Поэтому снова убедитесь, что вы прочли подписи в паспорте АС, сделанные петитом. Хороший пример приведен на рис.2. На самом деле в данных производителя этой акустической системы отсутствует график частотной характеристики, но указано, что неравномерность составляет всего ±3 дБ. Однако, согласно написанному петитом, измерения являются усредненными для комнатных условий, что совсем не одно и то же, как видно из рис. 2.
Частотная характеристика обычно снимается на оси, совпадающей с основным направлением излучения. И хотя это дает хорошее представление о потенциально возможной характеристике в данном направлении, тем не менее в случае различных коммерческих систем и общественных систем оповещения большинство слушателей будет находиться под углом к этой оси. Поэтому для детальной оценки пригодности громкоговорителя необходима частотная характеристика, измеренная под различными углами к основной оси в пределах номинального угла покрытия с шагом 10–15°, которая изображается в виде семейства кривых. При работе в больших и сложных, с акустической точки зрения, помещениях полезно также использовать характеристики направленности. На рис. 3 представлены частотные характеристики для высококачественного контрольного громкоговорителя, снятые на основной оси и под разными углами к ней, которые показывают очень хороший результат.
Акустическая мощность
Характеристика излучаемой громкоговорителем акустической мощности (не путать с мощностью) – очень полезный, но редко указываемый параметр. Она показывает суммарную акустическую мощность, излучаемую на выходе. Хотя частотные характеристики, снятые в безэховых условиях, могут дать правдивую картину о потенциально возможных характеристиках в хороших акустических условиях и в пределах критического расстояния от громкоговорителя, однако в некоторых случаях, например в помещении с высоким временем реверберации или для распределенных систем в помещениях, многие слушатели вполне могут оказаться за пределами критического расстояния. Следовательно, поле реверберации становится преобладающим, что в большей степени зависит от суммарной излучаемой звуковой мощности, нежели от осевой частотной характеристики.Мало кто из производителей указывает эти столь необходимые характеристики, и немногие из нынешних стандартов требуют их измерения, не говоря уж об их упоминании, тем не менее эта информация очень важна для точного расчета потенциальной разборчивости речи и быстрого определения вероятных характеристик поля реверберации. Нижняя кривая на рис. 3 является редким примером проведения подобного рода измерений. Существует масса споров и разногласий по поводу того, какова должна быть идеальная характеристика мощности. Очевидно одно – она должна быть гладкой и существенно плоской, возможно имеющей небольшой спад на высоких частотах. Обратите внимание – акустическая мощность обязательно станет параметром, значимость которого будет возрастать.
Характеристики направленности
После того как вы приняли решение о том, подходит ли вам данный громкоговоритель по своим частотным характеристикам, следующим шагом должна стать проверка характеристик направленности и углов покрытия. Для некоторых громкоговорителей систем оповещения часто указывается угол покрытия на одной частоте. Однако в реальной ситуации акустическое излучение громкоговорителя будет значительно меняться с частотой, а значит и угол покрытия также будет иметь сильную частотную зависимость. Характеристику направленности можно показать с помощью диаграмм направленности (рис. 4), измеренных на разных частотах и последовательно наложенных друг на друга. Однако если на одном рисунке будет очень много кривых, то изображение станет неразборчивым, особенно если кривые нарисованы в серых тонах. В настоящее время существует множество способов изображения, которые могут помочь в данной ситуации, например цветная печать. Но если не ограничить количество частот, то диаграммы будет трудно читать, особенно при малом масштабе изображения. Весьма удобным способом является изображение наложенных графиков в трехмерной системе координат (рис. 5). При расположении одной диаграммы над другой видна некоторая асимметрия в излучении, но без указателя с подписью трудно определить частоту конкретной кривой. На стеке диаграмм также наблюдается уменьшение угла покрытия с ростом частоты. Изменение угла покрытия для различных уровней ослабления (3, 6 и 9 дБ) показано на рис. 6, но рис. 7, вероятно, является наиболее информативным, где вдоль оси Х откладывается частота (нижняя часть графика), вдоль оси Y – угол покрытия. Цветом показан уровень затухания как функция от угла и частоты. На рис. 7 представлена характеристика направленности двухполосной акустической системы в вертикальной плоскости. При этом видно уменьшение угла покрытия с увеличением частоты (белая область резко сокращается при возрастании частоты примерно до 1 кГц и остается практически постоянной, когда начинает сказываться преобладание излучения CD-рупора). На частоте порядка 500 Гц наблюдается значительный боковой лепесток (белая часть рис. 7, указывающая вверх). В основе этого графика лежат базовые трехмерные диаграммы направленности, однако используется форма представления, обеспечивающая хорошую наглядность. Еще одним способом представления данных является изображение в виде трехмерной фигуры (рис. 8). В этом случае также виден вертикальный боковой лепесток. Построение трехмерной диаграммы направленности – задача сложная, связанная с обработкой больших объемов данных, но полученная полнота представления о характеристиках громкоговорителя стоит затраченных усилий. Более того, данные с высокой степенью подробности могут эффективно использоваться в таких программах по проектированию звуковых систем, как EASE, из которой и были взяты приведенные данные. В то же время двумерные диаграммы направленности все еще широко используются в тех случаях, когда надо быстро посмотреть, удовлетворяет ли покрытие конкретного устройства требованиям к работе вблизи. Диаграммы направленности могут строиться с различными разрешениями по частоте и углу. Некоторые стандарты предусматривают шаг по частоте в 1 октаву, однако сейчас становится нормой шаг в 1/3 октавы по частоте и 5° по углу. Возможно, что оптимальными являются диаграммы с шагом 1/3 октавы и октавными центрами на частотах 125, 250, 500 Гц, 1, 2, 4 и 8 кГц. Разрешение с шагом в одну октаву слишком грубое и может давать большую погрешность. В любых серьезных технических характеристиках должен присутствовать график зависимости ширины диаграммы направленности от частоты. Ширина диаграммы направленности громкоговорителя обычно берется по уровню -6 дБ. Ее часто путают с углом излучения, который используется в стандарте IEC на громкоговорители (IEC 60268-5). Это угол, при котором уровень падает на 10 дБ, что, конечно же, неприемлемо для коммерческих или профессиональных звуковых систем. Чтобы преодолеть эту проблему, IEC ввела понятие угла покрытия, который фактически является шириной диаграммы направленности по уровню -6 дБ, названной другим именем. Угол покрытия должен определяться на частоте 4 кГц, хотя могут указываться и другие частоты. Чем раньше мы придем к тому, что будем указывать угол покрытия для всего диапазона частот, тем лучше, поскольку немногие из производителей приняли вариант с частотой 4 кГц, а в тех случаях, где все же указывается угол покрытия на одной частоте (обычно в более дешевых моделях), чаще используется 1кГц.Направленность и индекс направленности
 |
| Рис. 9. Фрагмент технических характеристик акустической системы, в котором приведены основные акустические параметры, необходимые при ее выборе |
Импеданс
Импеданс громкоговорителя – еще одна очень важная характеристика. Он также имеет сильную частотную зависимость, следовательно его график должен приводиться всегда. Удивительно, как много восьмиомных громкоговорителей в действительности не являются таковыми. А когда используются линейные согласующие трансформаторы на 70 и 100 В, частотная характеристика еще более необходима. Хотя в большинстве случаев комбинация громкоговоритель + трансформатор будет обеспечивать нормальную нагрузку на 1 кГц, на более низких частотах этого может не быть. В табл. 1 приведены результаты недавнего тестирования небольших громкоговорителей для системы оповещения, проведенного в лаборатории (линия 100 В). На рис. 10 показан график импеданса громкоговорителя с плохим согласованием.
Даже в тех случаях, когда трансформатор не используется, необходимо знать, как данный громкоговоритель нагружает усилитель. И хотя величина импеданса по модулю обычно приводится, и этого требуют стандарты, фазовая характеристика также должна указываться, чтобы гарантировать, что нагрузка, которую мы собираемся подключать, не окажет вредного воздействия на работу усилителя возбудителя.Чувствительность
Чувствительность громкоговорителя по напряжению часто путают с эффективностью. Чувствительность обычно определяют как уровень звукового давления, измеренный на основной оси на расстоянии 1 м при подаче на вход 1 Вт (например, 90 дБ, 1 Вт / 1 м). Измерения проводятся в безэховых условиях или в условиях свободного поля. В действительности рассеивается не вся мощность в 1 Вт, поскольку не только импеданс будет меняться с частотой, но и фаза, которая не принимается во внимание. Для восьмиомного громкоговорителя мощность в 1 Вт номинально эквивалентна напряжению возбуждения в 2,83 В (P=E2/R), и эта величина часто приводится.
Будьте внимательны, поскольку указанное напряжение возбуждения также иногда используется с четырех- омными громкоговорителями. В этом случае эквивалентная входная мощность равна 2 Вт, что может дать ошибочное увеличение чувствительности на 3 дБ. Напряжение возбуждения должно быть 2 В. Реальное значение чувствительности будет зависеть от ширины полосы пропускания системы или ширины полосы подаваемого сигнала.
И опять будьте осторожны при сравнении громкоговорителей и при проведении расчетов, поскольку общепринятой ширины полосы не существует. Могут приводиться значения чувствительности для однополосных или, что еще хуже, для одночастотных сигналов. Эти значения будут выше, чем для широкодиапазонных сигналов.
Чувствительность также зависит от гладкости частотной характеристики и от эффективного диапазона частот рассматриваемого устройства. Эффективный диапазон частот определяется как "диапазон частот, ограниченный указанными верхним и нижним пределами, в котором частотная характеристика громкоговорителя, измеренная на основной оси с использованием гармонических (или эквивалентных) сигналов, уменьшается не более чем на 10 дБ от уровня звукового давления, усредненного в полосе в 1 октаву или более (определяется производителем) в области максимальной чувствительности." При определении частотных пределов малыми провалами на частотной характеристике, которые уже 1/9 октавы по уровню -10 дБ, пренебрегают. И хотя это определение прекрасно подходит для высококачественных изделий с номинально плоскими характеристиками, оно может не подходить для многих систем PA и тревожной сигнализации, и устройства, имеющие характеристику с выраженными пиками, могут получить очевидное преимущество.
Возьмем к примеру громкоговоритель, характеристика которого приведена на рис. 11. Определение чувствительности в этом случае оказалось делом довольно сложным, особенно из-за того, что импеданс непостоянен. Официально указывается чувствительность в 88 дБ. Способы измерения и оценки чувствительности, частотной характеристики и рабочего импеданса данных типов устройств нуждаются в дальнейшей проработке, исследованиях и стандартизации.
Мощность
 |
| Рис. 11. Пример АЧХ акустической системы |
Наряду с измерением мощности необходимо измерять коэффициент компрессии мощности. При нагреве катушки громкоговорителя выходная мощность может значительно уменьшаться. При этом компрессия возрастает с увеличением подводимой мощности. Обычно коэффициент компрессии находится в пределах 0,5–4,5 дБ. Следовательно, когда мы берем чувствительность данного громкоговорителя для рассеиваемой мощности 1 Вт на расстоянии 1 м и используем максимально допустимое значение мощности для расчета соответствующего максимального уровня звукового давления, то можем получить огромную ошибку.
Альтернативные испытания по определению мощности заключаются в том, что на вход подается высокое напряжение на короткий и на длительный срок и определяется то максимальное входное напряжение, которое громкоговоритель может выдержать без повреждения. В краткосрочных испытаниях применяется специальный сигнал (так называемый program-shaped noise), который подается на 1 с 60 раз с интервалом между двумя подачами в 1 мин. В долгосрочных испытаниях сигнал подается на 1 мин с интервалом в 2 мин. Испытания повторяются 10 раз (IEC 60268-5).
Искажения
Искажения являются параметром, который часто не включается в технические характеристики, но важен для оценки нелинейности характеристик устройства и субъективного качества звучания. Существуют различные методы измерения разных видов искажений, включая суммарные гармонические искажения (THD), выборочные (например, вторая и третья гармоники) и интермодуляционные. Для определения некоторых тонких моментов, например, влияния материалов, из которых изготовлены диффузор и драйвер, начинают широко использоваться другие методики, такие как многочастотное возбуждение (multi sine-wave excitation).Нужно быть чрезвычайно осторожным при сравнении результатов, поскольку разные производители используют в испытаниях разные уровни (мощности) в драйверах. Могут приводиться данные как по суммарным гармоническим искажениям, так и по второй и третьей гармоникам. Вообще говоря, вторая гармоника указывает на проблему асимметрии, в то время как третья гармоника, которая обычно более нежелательна с точки зрения субъективного качества звучания, говорит о наличии эффекта лимитирования в устройстве.
Искажения зависят от уровня сигнала. В табл. 2 в качестве примера приведены данные для высококачественной двухполосной акустической системы с 12-дюймовым НЧ-динамиком и CD-рупором. Номинальная мощность – 300 Вт.
При выборе громкоговорителя для конкретного применения многие характеристики заслуживают того, чтобы их приняли во внимание. Поэтому убедитесь, что исследовали все характеристики, которые непосредственно относятся к вашему случаю.
Питер Мэпп – независимый консультант в области акустики и разработки звуковых систем в Великобритании. С ним можно связаться по электронной почте: [email protected] .
Благодарим журнал “Sound&Video Contractor” за предоставленный материал. P.O. Box 12901, Overland Park, KS 66282-2901, www.svconline.com
В последние годы российский рынок заполнен зарубежной звуковоспроизводящей аппаратурой. Однако продукция ведущих фирм, обеспечивающая, действительно, высокое качество звучания, стоит весьма дорого, а относительно дешёвые и доступные россиянам импортные мини и мидиакустические системы звучат весьма посредственно и не могут удовлетворить запросы любителей хорошего звучания.
Что касается отечественной промышленности, то она пока не радует слушателей новыми разработками головок громкоговорителей и акустических систем (АС) высокого класса. Авторы публикуемой статьи предлагают нашим читателям самостоятельно изготовить двухполосную АС, реализующую новый подход к получению пространственного звучания. Аналогичной идеологии в конструировании АС придерживается в некоторых своих разработках, например, американская фирма «Боус».
Прежде чем приступить к описанию конкретной АС, познакомимся с некоторыми аспектами проблем их конструирования. Прежде всего, рассмотрим характеристики направленности излучения звука обычной АС, головки которой смонтированы на её передней панели. В области низких частот звукового диапазона любая АС не имеет выраженной характеристики направленности, поскольку длина звуковых волн превышает геометрические размеры корпуса, и они его огибают. По этой причине звуковое давление на низких частотах будет примерно одинаковым в любой точке вокруг АС. С повышением частоты звук излучается преимущественно в переднее полупространство, причём на высших частотах звукового диапазона характеристика направленности настолько сужается, что для их восприятия слушатель должен располагаться в пределах относительного небольшого телесного угла напротив высокочастотной головки громкоговорителя. Помимо этого, на частотах разделения многополосных АС характеристика их направленности претерпевает и более сложную деформацию.
Чтобы понять, почему нужна широкая характеристика направленности АС, зададимся вопросом о форме этой характеристики реальных музыкальных инструментов. В доступной технической литературе таких данных почти нет. Очевидно, бессмысленно говорить о формировании характеристики направленности звукоизлучения целого оркестра, поскольку звук излучается в этом случае практически во все стороны. Исходя из этих соображений, вполне обоснованными выглядят попытки разработчиков создать акустическую систему, имеющую круговую характеристику направленности в горизонтальной плоскости для всего рабочего диапазона частот.
Рис.1. Внешний вид акустической системы
Один из возможных и наиболее простых вариантов конструкции такой АС и предлагается для самостоятельного изготовления. Она состоит из низко-среднечастотной головки 25ГДН-3-4 и высокочастотной 10ГДВ-2-16. Обе головки смонтированы в верхней части корпуса АС таким образом, что их рабочие оси расположены вертикально. Над головками вершинами вниз установлены звукорассеивающие элементы, изготовленные в виде большого и малого конусов. Эти конусы отражают звуковые волны во все стороны в горизонтальной плоскости, причём имеет место и огибание ими конусов. Низко-среднечастотная головка смонтирована в отверстии верхней стенки корпуса АС, а высокочастотная — в специальном углублении основания большого конуса. В дне корпуса просверлено 16 фазоинверторных отверстий диаметром 11 мм, которые заклеены изнутри одним слоем марли (рис. 2). Фазоинвертор настраивают путём подбора высоты резиновых ножек, прикреплённых по углам дна корпуса с его наружной стороны. Рекомендуемая высота ножек- 6 мм. Туннель фазоинвертора образуется при установке АС на любую гладкую и твёрдую поверхность (стол, полку и т. д.). Для нормальной работы фазоинвертора площадь опорной поверхности должна быть как минимум равной конфигурации дна АС. Рабочее положение АС — только вертикальное; устанавливать её желательно на расстоянии 30…50 см от ближайшей стены, но никак не в нишах мебельных стенок. Корпус АС герметичен. Он склеен из заготовок ДСП толщиной 16 мм. Боковые стенки изнутри покрыты простёганными ватными матами толщиной 40 мм. Габариты корпуса — 210x210x340 мм. Снаружи он оклеен плёнкой ПВХ, но можно и просто его покрасить в желаемый цвет.
Рис.2. Чертеж дна корпуса
Поскольку большой звукорассеивающий конус играет в АС роль акустического фильтра нижних частот, то оказалось возможным упростить разделительный фильтр, выполнив его всего из двух элементов (рис. 3). Частота раздела полос фильтра — 5 кГц. Конденсатор лучше всего применить неполярный, тонкоплёночный, например К73-11. Этот конденсатор имеет цилиндрическую форму, и его корпус удобно использовать в качестве каркаса для намотки катушки индуктивности. Для этого из текстолита следует изготовить две щёчки размерами 22×22 мм с отверстием в центре, диаметр которого равен диаметру корпуса конденсатора. Щёчки нужно приклеить к корпусу конденсатора на расстоянии 18 мм одна от другой, а между ними намотать катушку фильтра. Её обмотка должна содержать 158 витков провода ПЭВ-2 0,5. При этом, как показали специально проведённые измерения, электромагнитное поле катушки практически не влияет на поле конденсатора. Такой фильтр удобно закрепить на фланце постоянного магнита низко-среднечастотной головки с помощью резиновых колец и крючков из скрепок, зацепленных за перемычки окон диффузородержателя. Во избежание дребезга на фланец магнита необходимо предварительно наклеить кусок толстой ткани — синтепона, войлока и т. п.
Рис.3. Схема фильтра акустической системы
Наиболее сложны в изготовлении конусы. В домашних условиях их можно выполнить из цельного куска дерева, выточив, например, в соответствии с рис. 4 и рис. 5 на токарном станке. Однако доступнее использовать для изготовления конусов листовой материал (фанеру, доски, ДСП). Для этого из него лобзиком вырезают необходимое количество кругов и колец-заготовок, подлежащих последующему склеиванию друг с другом клеем ПВА. Каждую заготовку необходимо предварительно обработать напильником с торцов, сняв определённую толщину материала для сопряжения заготовок по высоте. Чтобы не ошибиться, лучше всего перенести очертания конусов с рис. 4 и рис. 5 на миллиметровую бумагу в натуральную величину, а затем, в зависимости от толщины листового материала, определить толщину удаляемых кромок. При обработке заготовок следует оставлять припуск для последующей доводки склеенного конуса. Склеивать его начинают с вершины, которую для фиксации устанавливают, например, в углублении доски. Заготовки смазывают клеем и скрепляют гвоздями, шляпки которых необходимо притолить. Причём в последовательно склеиваемых заготовках отверстия для гвоздей лучше предварительно просверлить. Поскольку в основании большого конуса устанавливается высокочастотная головка, то часть заготовок конуса необходимо изготовлять в виде колец.
Рис.4. Чертеж большого конуса
Рис.5. Чертеж малого конуса
Последующую обработку и доводку конуса проводят в тисках. Для этого к основанию конуса шурупами прикрепляют технологическую доску, в центре которой закреплён кубик. Кубик зажимают в тисках и начинают обработку конуса. Вначале её ведут полукруглым напильником (до получения требуемой кривизны образующей), а затем шлифуют поверхность конуса наждачной бумагой. После такой обработки поверхность конуса шпатлюют и ещё раз обрабатывают мелким напильником и шлифуют мелкой наждачной бумагой. В заключение конус два-три раза красят нитроэмалью.
При самостоятельном изготовлении АС предлагается использовать более простой, чем показанный на фото, способ крепления конусов. Большой конус устанавливают над низко-среднечастотной головкой с помощью специально изготовленных для этой цели четырёх шпилек из латуни или дюралюминия (рис. 6) и четырёх металлических ушек (рис. 7). Последние следует прикрепить к основанию большого конуса шурупами по взаимоперпендикулярным радиусам. Шпильки, в соответствии с положением ушек, закрепляют одной стороной в сквозных отверстиях, просверленных в верхней стенке корпуса, причём две из них используют в качестве токопроводящих шин для подведения сигнала от фильтра к высокочастотной головке. Подводить сигнал к этим шпилькам следует с помощью латунных лепестков, подложенных под гайки. К этим лепесткам и припаивают провода.
Шпон – это листы или ленты древесины толщиной до 10–12 мм. Приклеенные на мебель из дешевого материала, они улучшают внешний вид изделия и придают ему дополнительную прочность. Облицовка деталей шпоном или приклеивание его на основу называется фанерованием. Иногда те, кто интересуются, как клеить шпон в домашних условиях, называют этот процесс «шпонированием», но в толковых словарях такого слова нет.
История создания и применения шпона
Еще древние египтяне изготавливали шпон путем поперечной резки ствола дерева. Массовое применение шпона началось, когда был изобретен лущильный станок, позволяющий отделять от дерева тонкие пластины. Улучшенный метод лущения был применен в Германии компанией «Флек». Этот метод используется и в наши дни.
Как в древности, так и сегодня шпон применяется в основном в качестве отделочного материала для облицовки дверей, мебели и стен. На практике применение шпона решает экологическую проблему сохранения лесов, поскольку сокращает расход древесины в производстве мебели.
В промышленном масштабе станки используются не только для производства шпона, но и для фанерования. Наиболее распространенный – пресс гидравлический для склеивания шпона на ДСП. Применение такого сложного оборудования необходимо для большей производительности. Сжимающие усилия пресса не играют значительной роли в технологии промышленного фанерования, поскольку могут повредить склеиваемый материал.
Облицовывать поверхности шпоном можно даже в том случае, если нет специального станка. Прежде чем вы узнаете, как приклеить шпон в домашних условиях, необходимо выбрать подходящий материал. Для этого важно знать, какие виды шпона производятся и чем они отличаются один от другого.
Виды шпона
Этот материал классифицируется в зависимости от методов получения и окрашивания.
- Лущеный шпон. Его изготавливают путем вращения бревен и срезания с них тонкой ленты. Пила лущильного станка режет дерево параллельно волокнам. Лущат распаренные бревна ольхи, сосны, березы, дуба.
- Пиленый шпон. Он изготавливается из хвойных пород (пихта, сибирский кедр). Готовый материал – дощечки толщиной до 12 мм. В основном используется для изготовления музыкальных инструментов, но находит применение и в мебельном производстве. Это самый ценный вид шпона.
- Строганый шпон. Изготавливают его только из твердых пород древесины (дуб, красное дерево). От остальных видов шпона он отличается методом срезки слоя дерева. Сначала ствол распиливается на бруски. Затем слои срезаются перпендикулярно длине волокон.
- Файн-лайн. Чтобы придать лущеному шпону фактуру натуральной древесины, его листы сортируют, окрашивают, склеивают и прессуют. Затем полученные бруски заново разрезают, получая листы строганного перекроенного шпона, имитирующего ценные породы дерева. Фанерование файн-лайном, как и ламинирование, помогает создавать красивые текстуры ДСП под дерево.
Первые три из описанных типов материалов являются натуральным шпоном, который используют как в окрашенном, так и неокрашенном виде. Файн-лайн же является реконструированным, ненатуральным материалом. Для домашнего применения выбирают в основном недорогие виды: лущеный шпон или файн-лайн.
Как можно применить шпон в домашних условиях
Работа со шпоном в домашних условиях – более трудоемкое занятие, чем приклеивание пластиковой кромки или бумажной ленты-самоклейки. Зато применение шпона вместо пластиковой торцовки увеличивает срок использования мебели из ЛДСП.
Как в промышленности, так и в домашнем хозяйстве, основное применение шпона – облицовка мебели и дверей. Фанерование можно использовать в том случае, например, если гарнитур еще в хорошем состоянии, но потерял свой внешний вид из-за царапин. Зная все тонкости технологии, как приклеить шпон на мебель, вы сможете не только придать ей обновленный вид, но и превратить ваши вещи в эксклюзивные презентабельные модели, а-ля гарнитур из массива.
Кроме того, если вы желаете освежить интерьер, можно фанеровать стеновые панели. Текстура стен, облицованных шпоном, имитирует отделку брусом или вагонкой, изготовленной из натуральной древесины.
Если у вас нет опыта работы со шпоном, начните с небольших поверхностей, например, торцов ДСП, полочек, декоративных элементов. После того как вы почувствуете уверенность в движениях, можно приступить к фанерованию мебели или стен.
Фанерование шпоном в домашних условиях имеет свои трудности:
- Позиционирование листов шпона на изделии. Чтобы рисунок красиво смотрелся, необходимо подобрать листы с похожим (или наоборот, контрастирующим) рисунком.
- Стыковка. Листы шпона, впитывая влагу из клея, расширяются, а затем, высыхая, уменьшаются в размерах. Поэтому после приклеивания между листами могут образоваться щели. Чтобы этого не происходило, применяют косую обрезку краев, оклеивание внахлест или предварительное соединение листов специальной лентой.
- «Чижи» или пузырьки воздуха между шпоном и основой.
Полностью избежать таких изъянов, как неровные стыки и прослойки воздуха, можно только в том случае, если вы приобретете определенную сноровку в фанеровании.
Перед тем как клеить шпон, нужно подобрать подходящий клей. Его выбор во многом зависит от методов фанерования. Тем не менее, необходимо учесть общие правила. Так, если клей недостаточно вязкий, он может просочиться на лицевую сторону через пористую поверхность шпона. Поэтому слишком жидкий клей не подойдет.
Многие интересуются, как клеить натуральный шпон, полученный из пород дерева с высоким содержанием дубильных веществ, и неслучайно. В присутствии соединений железа (из которого сделан пресс) танины окрашивают шпон, реагируя с клеем, если его кислотность ниже 5,5.
Чтобы предотвратить нежелательную реакцию клея и металла, подложите прокладки из бумаги или фольги, либо используйте клей с нейтральной или щелочной реакцией.
Для фанерования можно использовать следующие виды клея: обычный ПВА, белковые виды (мездровый, костный, казеиновый), специальные фирменные клеи для древесины.
Методы приклеивания шпона
В зависимости от величины изделий, наличия криволинейных поверхностей, а также от навыков и оборудования можно использовать один из трех методов фанерования:
- Контактный холодный метод. Контактный клей для шпона имеет небольшое время выдержки и схватывания. Поэтому фанерование больших поверхностей таким клеем затруднительно. Если вы неточно приложили шпон к основе, исправить положение невозможно и вид изделия будет испорчен. Для качественного склеивания важно первоначальное усилие сжатия, а длительность усилия не требуется. Это самый сложный способ приклеивания, но его преимущество в том, что не нужно использовать кондукторы для прессования.
- Холодное склеивание с последующим прессованием. После нанесения клея поверхности соединяют, выравнивают и фиксируют зажимом. Наиболее употребительным для этого метода является клей для дерева Titebond. Он имеет небольшое время схватывания и прессования, а также широкий ассортимент (в зависимости от класса влагостойкости, пластичности, устойчивости к температурам или предназначению к различным цветам материала).
- Горячее фанерование. Нанесенный слой клея должен высохнуть (или подсохнуть) на склеиваемых поверхностях. Затем шпон прикладывают к изделию и расправляют с помощью горячего утюга или притирочного молотка. Высокая температура инструмента расплавляет клей, и он соединяет шпон с основой.
Первые два метода используются в основном для небольших поверхностей. При этом не требуется применять особую обработку поверхности, в отличие от третьего метода. Поэтому большинство вопросов у новичков возникает о том, как клеить шпон на МДФ, фанеру, ДСП или подобную поверхность методом горячего прессования. Ознакомьтесь с последовательностью действий:
- Подготовка поверхности. Если это старое изделие, демонтируйте фурнитуру, декоративные элементы. Удалите прежнее покрытие с помощью шпателя, предварительно нагрев его утюгом. Выровняйте поверхность, используя шпатлевку для дерева, а после ее высыхания – наждачную бумагу.
- Подготовка материала. Если листы шпона были скручены в рулон, их необходимо распрямить. Для быстрого выпрямления – смочите листы с помощью губки. Затем для впитывания влаги положите бумагу, а сверху – груз, например, лист фанеры, ДСП или МДФ.
- Раскрой материала. Листы шпона соедините в набор нужных размеров, но сначала подберите рисунок на лицевой стороне. Тщательно состыкуйте листы и соедините клеевой лентой по стыку, а также перпендикулярно ему. Соединенный набор должен быть больше оклеиваемой поверхности на 7–10 см.
- Нанесение клея. Перед тем как клеить шпон на фанеру или МДФ, необходимо равномерно нанести клей на обе поверхности. Слой клея, нанесенный на шпон, должен высыхать в течение суток. Припуски набора оставьте свободными, чтобы придавить их грузом, который предотвратит скручивание и коробление шпона во время высыхания. Наносите клей на основу непосредственно перед склеиванием. Клей на основе также необходимо подсушить до вязкого состояния.
- Притирка. Этот процесс осуществляется вдоль волокон шпона. Для притирки используйте специальный молоток или утюг. Тщательно выпрямляйте шпон, чтобы удалить воздушные пузырьки между ним и основой.
Окончательная обработка заключается в обрезке припусков и легком шлифовании. Пользоваться изделием можно через сутки.
Загрузка...
