 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( май 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Динамик или низкочастотный динамик представляет собой технический термин для громкоговорителя драйвера предназначен для получения низкочастотных звуков, как правило , от 50 Гц до 1000 Гц. Название происходит от звукоподражательного английского слова, обозначающего лай собаки, « гав » [ необходима цитата ] (в отличие от названия, используемого для громкоговорителей, предназначенных для воспроизведения высокочастотных звуков, твитера ). Наиболее распространенной конструкцией низкочастотного динамика является электродинамический драйвер, в котором обычно используется жесткий бумажный диффузор, управляемый звуковой катушкой, окруженной магнитным полем .
Звуковая катушка прикреплена с помощью клея к задней части диффузора динамика. Звуковая катушка и магнит образуют линейный электродвигатель . Когда ток протекает через звуковую катушку, катушка перемещается относительно корпуса в соответствии с правилом левой руки Флеминга для двигателей , заставляя катушку толкать или тянуть конус драйвера поршневым образом. Результирующее движение конуса создает звуковые волны, когда он движется внутрь и наружу.
При обычных уровнях звукового давления (SPL) большинство людей может слышать до 20 Гц. [1] Низкочастотные динамики обычно используются для перекрытия самых низких октав частотного диапазона громкоговорителя. В двухполосных громкоговорителях драйверы, работающие с низкими частотами, также обязаны покрывать значительную часть среднего диапазона, часто от 2000 до 5000 Гц; такие драйверы обычно называют средними вуферами . С 1990-х годов в системах домашних кинотеатров и акустических системах стали широко использоваться низкочастотные динамики (называемые сабвуферами ), предназначенные только для очень низких частот.для увеличения низких частот; они обычно обрабатывают самые низкие две или три октавы (т. е. от 20 до 80 или 120 Гц).
Дизайн НЧ-динамика [ править ]
Хорошая конструкция низкочастотного динамика требует эффективного преобразования сигнала низкочастотного усилителя в механическое движение воздуха с высокой точностью и приемлемой эффективностью, а также облегчается и усложняется необходимостью использования корпуса громкоговорителя для связи движения диффузора с воздухом. Если все сделано правильно, многие другие проблемы, связанные с конструкцией вуфера (например, требования к линейному отклонению), уменьшаются.
В большинстве случаев низкочастотный динамик и его корпус должны быть спроектированы для совместной работы. Обычно корпус проектируется в соответствии с характеристиками используемого динамика или динамиков. Размер корпуса зависит от воспроизводимых длин волн (самых низких частот), а корпус низкочастотного динамика намного больше, чем требуется для средних и высоких частот .
Кроссовер , либо пассивный или активный, фильтрует полосу частот будет обрабатываться с помощью низкочастотного динамика и других динамиков. Обычно кроссовер и акустическая система, включая низкочастотный динамик, должны преобразовывать электрический сигнал, подаваемый усилителем, в акустический сигнал идентичной формы волны без другого взаимодействия между усилителем и динамиками, хотя иногда усилитель и динамики проектируются вместе с динамиками. подача на усилитель отрицательной обратной связи с коррекцией искажений .
При разработке и производстве низкочастотных динамиков возникает множество проблем. Большинство из них связано с управлением движением диффузора, чтобы электрический сигнал, подаваемый на звуковую катушку низкочастотного динамика, точно воспроизводился звуковыми волнами, создаваемыми движением диффузора. Проблемы включают в себя чистое демпфирование диффузора без слышимых искажений, чтобы он не продолжал двигаться, вызывая звон , когда мгновенный входной сигнал падает до нуля в каждом цикле, и управление высокими отклонениями (обычно требующимися для воспроизведения громких звуков) с низким искажением. Также существуют проблемы, связанные с предоставлением усилителю электрического импеданса, который не слишком сильно отличается от постоянного на всех частотах.
Ранняя версия широко используемой ныне конструкции корпуса с фазоинвертором была запатентована Альбертом Л. Турасом из Bell Laboratories в 1932 году [2].
Активные громкоговорители [ править ]
В 1965 году компания Sennheiser Electronics представила звуковую систему Philharmonic, в которой использовалась электроника для решения некоторых проблем, с которыми сталкиваются обычные подсистемы вуферов. Они добавили датчик движения к низкочастотному динамику и использовали сигнал, соответствующий его фактическому движению, для обратной связи в качестве управляющего входа для специально разработанного усилителя. Если все сделано аккуратно, это может значительно улучшить характеристики (как «герметичность», так и расширение низкочастотных характеристик) за счет гибкости (усилитель и динамик постоянно соединены вместе) и стоимости. В США LW Erath , инженер нефтяной промышленности, представил линейку высококачественных громкоговорителей примерно в том же направлении.
Поскольку стоимость электроники снизилась, стало обычным использование НЧ-динамиков с датчиками в недорогих «музыкальных системах», бумбоксах или даже автомобильных аудиосистемах. Обычно это делается для того, чтобы получить лучшую производительность от недорогих или малоразмерных драйверов в легких или плохо спроектированных корпусах. Этот подход представляет трудности, поскольку не все искажения можно устранить с помощью сервоприводов , а плохо спроектированный корпус может свести на нет все преимущества любой попытки электронной коррекции.
Выравнивающие громкоговорители [ править ]
Поскольку характеристики громкоговорителя можно измерить и в значительной степени спрогнозировать, можно разработать специальную схему, которая в некоторой степени компенсирует недостатки акустической системы.
Методы эквализации используются в большинстве приложений для оповещения и звукоусиления . Здесь проблема заключается не в воспроизведении Hi-Fi, а в управлении акустической средой. В этом случае необходимо индивидуально настроить эквализацию в соответствии с конкретными характеристиками используемых акустических систем и помещения, в котором они используются.
Кроссовер и эквалайзер с цифровой фильтрацией [ править ]
Компьютерные технологии, в частности цифровая обработка сигналов (DSP), делают возможным более точный кроссовер. Используя конечную импульсную характеристику (FIR) и другие цифровые методы, кроссоверы для системы с двойным или тройным усилением могут быть выполнены с точностью, невозможной с аналоговыми фильтрами, пассивными или активными. Более того, многие особенности драйверов (вплоть до индивидуальных отклонений) могут быть исправлены одновременно, например, в последних разработках Кляйна и Хаммеля . Этот подход сложен и, следовательно, вряд ли будет использоваться в более дешевом оборудовании.
Материалы конуса [ править ]
У всех материалов конуса есть достоинства и недостатки. Три основных свойства, которые дизайнеры ищут в конусах, - это легкий вес, жесткость и отсутствие окраски (из-за отсутствия звона ). Экзотические материалы, такие как кевлар и магний, легкие и жесткие, но могут вызывать проблемы со звоном в зависимости от их изготовления и дизайна. Такие материалы, как бумага (включая бумажные конусы с покрытием) и различные полимеры , как правило, будут меньше звенеть, чем металлические диафрагмы, но могут быть более тяжелыми и менее жесткими. Были хорошие и плохие вуферы, сделанные из любого материала диффузоров. Для изготовления конусов использовались почти все виды материалов, от стекловолокна и бамбукового волокна до прослоек из вспененного алюминия и пластиковых конусов, наполненных слюдой .
Конструкция рамы [ править ]
Рама или корзина - это конструкция, удерживающая диффузор, звуковую катушку и магнит в правильном положении. Поскольку зазор звуковой катушки довольно узкий (зазоры обычно составляют малые тысячные доли дюйма), важна жесткость, чтобы предотвратить трение звуковой катушки о структуру магнита в зазоре, а также избежать посторонних движений. Существует два основных типа металлического каркаса: штампованный и литой. Штампованные корзины (обычно из стали) - более дешевый подход. Недостатком этого типа рамы является то, что корзина может прогнуться, если динамик приводится в движение с большой громкостью, при этом сопротивление изгибу возникает только в определенных направлениях. Литые корзины более дорогие, но обычно более жесткие во всех направлениях, имеют лучшее демпфирование (уменьшая собственный резонанс), могут иметь более сложные формы и поэтому обычно предпочтительнее для драйверов более высокого качества.
Управление мощностью [ править ]
Важной характеристикой низкочастотного динамика является его номинальная мощность, количество мощности, с которым низкочастотный динамик может выдержать без повреждений. Номинальную электрическую мощность нелегко охарактеризовать, и многие производители ссылаются на пиковые значения, достижимые только в течение очень коротких моментов без повреждений. Номинальная мощность вуфера становится важной, когда громкоговоритель доведен до крайности: приложения, требующие высокой выходной мощности, условия перегрузки усилителя, необычные сигналы (например, немузыкальные), очень низкие частоты, на которых корпус обеспечивает небольшую акустическую нагрузку или ее отсутствие (и так далее). будет максимальный ход конуса), либо выход из строя усилителя. В условиях большой громкости звуковая катушка низкочастотного динамиканагревается, увеличивает свое сопротивление, вызывая «сжатие мощности», состояние, при котором уровень выходной звуковой мощности снижается после продолжительной работы с высокой мощностью. Дальнейший нагрев может физически деформировать звуковую катушку, вызывая истирание, короткое замыкание из-за ухудшения изоляции проводов или другие электрические или механические повреждения. Внезапный импульс энергии может расплавить часть провода звуковой катушки, что приведет к обрыву цепи и отключению низкочастотного динамика; необходимый уровень будет зависеть от характеристик водителя. В музыкальных приложениях с нормальным уровнем прослушивания номинальная электрическая мощность вуферов обычно не важна; это остается важным для высокочастотных драйверов.
В драйверах громкоговорителей, включая вуферы, есть три типа управления мощностью: тепловое (нагревание), электрическое (оба описаны выше) и механическое. Предел управляемой механической мощности достигается, когда ход конуса достигает своего максимального предела. Пределы допустимой тепловой мощности могут быть достигнуты, если на низкочастотный динамик слишком долго подаются довольно высокие уровни мощности, даже если они не превышают механических пределов в любое время. Большая часть энергии, подаваемой на звуковую катушку, преобразуется в тепло, а не в звук; в конечном итоге все тепло передается полюсному наконечнику, остальной части конструкции магнита и корпусу. От конструкции вуфера тепло в конечном итоге рассеивается в окружающий воздух. Некоторые драйверы включают средства для лучшего охлаждения (например, вентилируемые полюсные наконечники магнита,специальные теплопроводящие конструкции) для снижения повышенных температур катушки / магнита / корпуса во время работы, особенно в условиях высокого уровня мощности. Если на звуковую катушку подается слишком большая мощность по сравнению с ее способностью рассеивать тепло, она в конечном итоге превысит максимально безопасную температуру. Клеи могут плавиться, формирователь звуковой катушки может расплавиться или деформироваться, или изоляция, разделяющая звуковую катушкуобмотки могут выйти из строя. Каждое из этих событий повредит низкочастотный динамик, что, возможно, станет невыгодным для использования.
Публичный адрес (PA) и приложения для приборов [ править ]
Низкочастотные динамики, предназначенные для системы громкой связи (PA) и инструментального усилителяпо конструкции они похожи на домашние вуферы, за исключением того, что они обычно имеют более прочную конструкцию. Как правило, конструктивные различия включают: шкафы, рассчитанные на многократную транспортировку и транспортировку, более крупные диффузоры низкочастотных динамиков для обеспечения более высокого уровня звукового давления, более прочные звуковые катушки, способные выдерживать более высокую мощность, и более высокую жесткость подвески. Обычно можно ожидать, что домашний низкочастотный динамик, используемый в приложении PA / инструмента, выйдет из строя быстрее, чем динамик PA / инструментальный низкочастотный динамик. С другой стороны, громкоговоритель PA / инструментальный низкочастотный динамик в домашнем аудиоприложении не будет иметь такого же качества работы, особенно при низкой громкости. Низкочастотный динамик с усилителем не будет обеспечивать такое же высокое качество звука, которое является целью высококачественного домашнего звука из-за этих различий. [ необходима цитата ]
Низкочастотные динамики системы PA обычно имеют высокий КПД и высокую пропускную способность. Компромисс для высокой эффективности при разумной стоимости обычно заключается в относительно низком отклонении (т. Е. Невозможности двигаться «внутрь и наружу», насколько это возможно для многих домашних вуферов), поскольку они предназначены для рупорных или больших рефлекторных кожухов. Они также обычно плохо подходят для расширенной низкочастотной характеристики, поскольку последняя октава низкочастотной характеристики значительно увеличивает размер и стоимость, и все более нерентабельно пытаться использовать высокие уровни, как в приложении PA. Домашний стереофонический вуфер, поскольку он используется на относительно низкой громкости, может работать с очень низкими частотами. Из-за этого большинство низкочастотных динамиков с усилителем не очень хорошо подходят для использования в высококачественных домашних устройствах, и наоборот.
Частотные диапазоны [ править ]
При обычных уровнях звукового давления большинство людей может слышать до 20 Гц. [1] [3] Чтобы точно воспроизвести самые низкие тона, низкочастотный динамик или группа низкочастотных динамиков должны перемещать достаточно большой объем воздуха - задача, которая становится более сложной на более низких частотах. Чем больше комната, тем больше воздуха должен будет вытеснить низкочастотный динамик, чтобы произвести необходимую звуковую мощность на низких частотах.
См. Также [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме вуферов . |
- Корпус громкоговорителя
- Аудио кроссовер
- Полнодиапазонный динамик
- Твитер
- Супер твитер
- Среднечастотный динамик
- Сабвуфер
- Тиле / Смолл
- Двигательная обратная связь
Ссылки [ править ]
- ^ a b Крис, Д'Амброуз (2003). «Частотный диапазон человеческого слуха» . Сборник фактов по физике .
- ^ Патент США 1869178
- ^ "Определение НЧ-динамиков - Слово Unscrambler" . thewordunscrambler.com . Проверено 15 ноября 2016 .
Внешние ссылки [ править ]
- HowStuffWorks: Спикеры
