Articole electronica, kituri, scheme
Audio

Legatura dintre dimensiunile ecranului acustic si caracteristicile difuzorului

Pentru mărirea puterii acustice radiate la frecvenţe joase, difuzorul se poate monta într-unui din următoarele moduri: panou plan, cutie deschisă, cutie închisă, inversor de fază.

Prima şi a doua montare se folosesc foarte’ des, deoarece rezultă o construcţie simplă şi economică.

Cutia închisă la spate printr-un carton sau un placaj perforat se foloseşte la receptoarele de radio şi televiziune şi se poate asimila cu o cutie deschisă dacă suprafaţa perforată reprezintă mâi mult de 30% din suprafaţa totală a plăcii- spate. Remarcăm că, folosind placaj sau carton pentru închiderea cutiei, calităţile acustice sînt mai slabe decît ale difu zorului în cutie deschisă.

Alegerea unuia sau a altuia dintre tipurile de montare exterioară determină condiţiile de radiaţie a energiei acustice la frecvenţe joase, unde lungimea de undă este mare în raport cu dimensiunile membranei. într-adevăr, rolul ecranului constă în aceea, că elimină posibilitatea difracţiei undelor sonore, care ar putea duce la echilibrarea presiunii sonore creată de partea din faţă a membranei cu cea creată de partea din spate a acesteia. Pentru a elimina această posibilitate, dimensiunile ecranului ar trebui să fie de acelaşi ordin de mărime ca şi lungimea de undă la frecvenţele cele mai joase ce trebuie reprodusă de difuzor. Deoarece la 30 Hz lungime de undă este de aproximativ llm, s-ar ajunge la dimensiuni ale ectănului care cu greu s-ar putea realiza practic. De aceea, în regiunea frecvenţelor joase difuzorul nu mai poate fi considerat ca vibrînd într-un ecran infinit şi dimensiunile, acestuia trebuie luate în considerare.

Montarea exterioară a difuzorului trebuie să fie rigidă pentru a nu produce vibraţii parazite. În general, panoul sau cutia se confecţionează din lemn dens, gros de 6—20 mm, insă se pot utiliza şi alte materiale ca, de exemplu, materiale plastice.

Montarea difuzorului are un rol foarte important în ceea ce priveşte calitatea de reproducere a acestuia.
La anumite frecvenţe, presiunea sonoră radiată de difuzor va fi nulă, deoarece radiaţiile date de faţa si de spatele membranei sînt în antifază. Pentru ca acest efect neplăcut să fie eliminat, ecranul trebuie să aibă o formă dreptunghiulară sau, mai bine, neregulată. în nici un caz nu va fi de formă circulară, iar difuzorul nu va fi plasat la mijlocul lui, deoarece în acest caz, la o anumită frecvenţă, unda directă va fi în antifază cu unda indirectă, anulîndu-se reciproc (fig. V.l, curba 3). În cazul ecranului neregulat, deoarece distanţa dintre partea anterioară şi cea posterioară a membranei este diferită pentru diversele direcţii de ocolire a ecranului, anularea presiunii nu se mai face la o frecvenţă bine determinată. Interferenţa este împrăştiată în cîteva domenii de frecvenţă şi caracteristica de frecvenţă a presiunii dată de difuzor pe ax devine mai uniformă (fig.5.l, curbele 1,2).

f5.1

Panoul plan. Un difuzor montat într-un ecran infinit are o caracteristică de frecvenţă care scade — datorită elasticităţii sistemului mecanic — sub frecvenţa de rezonanţă fr a difuzorului, cu 12 dB/octavă (fig. 5.2).

f5.2

Să presupunem un difuzor cu o frecvenţă de rezonanţă foarte mică (de ex. 20 Hz). Datorită dimensiunilor finite ale ecranului acustic, sub o anumită frecvenţă limită (dată de relaţia f ≈ 250/d, unde d este diametrul echivalent al panoului exprimat în metri), răspunsul acestui difuzor începe să scadă cu 6 dB/octavă. În fig. 5.3 sînt date caracteristicile aceluiaşi difuzor cu frecvenţa de rezonanţă foarte joasă, montat în trei panouri diferite. După cum se vede din aceste curbe, este inutil să construim difuzoare cu frecvenţa de rezonanţă prea mică (sînt scumpe), dacă nu putem folosi un ecran de dimensiuni corespunzătoare.

f5.3

Rezultă că, pentru a avea o construcţie economică, între frecvenţa de rezonanţă a difuzorului şi dimensiunile ecranului trebuie să existe o corespondenţă. Relaţia care trebuie satisfăcută în acest caz este:
fr = 100/d.

În cazul cînd se dimensionează panoul (sau frecvenţa de rezonanţă a difuzorului) după această relaţie, rezultă soluţia optimă din punctele de vedere tehnic şi economic. În acest caz, caracteristica de frecvenţă a sistemului difuzor-panou va scădea sub frecvenţa de rezonanţă cu 12 + 6 = 18 dB/octavă. În fig. 5.4 sînt date caracteristicile de frecvenţă a trei difuzoare, avînd frecvenţele de rezonanţă de 50 Hz, 100 Hz şi 200 Hz, montate în panouri de dimensiuni corespunzătoare.

f5.4

Cutia deschisă poate fi asimilată cu un panou de dimsiunf d = b + 2 h (fig. 5.5). Asupra dimensiunilor cutiei, în funcţie de frecvenţa de rezonanţă a difuzorului, se pot face aceleaşi observaţii ca la panou.

f5.5

Astfel, un difuzor cu o frecvenţă de rezonanţă foarte scăzută (20 Hz), montat în cutii de dimensiuni relativ, reduse, în comparaţie cu frecvenţa lui de rezonanţă, va avea o cădere a caracteristicii de frecvenţă de 6 dB/octavă, sub frecvenţa limită a cutiei (fig. 5.6). Remarcăm că această frecvenţă este ceva mai ‘joasă decît la panou. Rezultă o construcţie mai economică în cazul cutiei faţă de panou.

În cazul unei juste dimensionări, pentru aceste cutii se vor alege difuzoare cu frecvenţe de rezonanţă de 50, 100, respectiv 200 Hz. În acest caz, caracteristica de frecvenţă va avea o cădere sub frecvenţa de: rezonanţă de 18 dB/octavă (fig. 5.7).

La alegerea dimensiunilor cutiilor, trebuie să mai remar căm, că o adîncime exagerată a cutiei accentuează vîrful de la frecvenţa de rezonanţă.

f5.6

f5.7

Cutia închisă. În anumite cazuri este mai avantajos a se folosi o cutie închisă pentru montarea difuzorului. Cutia închisă, prezintă avantajul că, în acest caz dispare unda din spatele difuzorului şi deci aici nu mai există o interferenţă şi o anulare a presiunii. Ea prezintă însă şi dezavantaje, printre care menţionăm:
— volumul de aer închis în cutie condnce la creşterea frecvenţei de rezonanţă a sistemului;
— în cutii pot lua naştere unde staţionare care conduc la o audiţie necorespunzătoare.

Primul dezavantaj poate fi înlăturat alegînd difuzoare cu îrecvenţa de rezonanţă foarte joasă (şi deci relativ scumpa). Al doilea dezavantaj are drept consecinţă faptul că sistemele cu cutie închisă trebuie puternic amortizate prin folosirea unor materiale absorbante plasate în interiorul cutiei.

La alegerea între o cutie închisă şi una deschisă trebuie să ne ghidăm după frecvenţa de rezonanţă pe care o are difuzorul pe care trebuie să-1 montăm. Astfel, dacă frecvenţa de rezonanţă este mare, este avantajos să se folosească o cutie deschisă, deoarece, pentru aceleaşi dimensiuni ale cutiei, răspunsul este mai bun. Dacă însă frecvenţa de rezonanţă a difuzorului este mică, este avantajos să se folosească o cutie închisă, deoarece puterea radiată în acest montaj este mai mare, presupunînd aceleaşi dimensiuni.

Volumul cutiei trebuie să se aleagă cît mai mare, pentru a nu ridica prea mult frecvenţa de rezonanţă. Diagrama din fig. 5.8 permite determinarea frecvenţei de rezonanţă fr rezultantă a sistemului, cînd se cunoaşte volumul V al cutiei închise, diametrul D al deschiderii şi frecvenţa de rezonanţă a difuzorului fr măsurată pe panou. Astfel, dacă D = 20 cm, fr = 50 Hz şi V =100 dm3, rezultă o frecvenţă de rezonanţă a sistemului fr = 68 Hz. Pentru o frecvenţă de rezonanţă maximă dată se poate determina, pe cale inversă, volumul necesar pentru cutie.

f5.8

Inversorul de fază este unul dintre cele mai interesante moduri de montaj ale difuzorului. El este format dintr-o cutie închisă la spate, care are o deschidere în faţă, de obicei sub difuzor (fig. 5.9). Undele acustice radiate prin această deschidere, sînt în fază cu cele produse direct de membrana difuzorului.

f5.9

Pentru a asigura ca frecvenţa de rezonanţă a unei cutii cu inversor de fază să corespundă aproximativ frecvenţei de rezonanţă fr a difuzorului care urmează a fi montat în cutia cu un anumit volum V, suprafaţa F a unei ferestre cu adîncimea l trebuie să fie suficient de mare. Ea se determină pe baza graficului din fig. 5.10. Astfel, dacă fr = 80 Hz, V = 45 dm3 şi / = 1 cm, se obţine F = 97 cm2.

Îmbunătăţirile pe care le aduce un inversor de fază sînt următoarele: frecvenţele joase sînt amplificate şi se evită supraîncărcarea membranei la rezonanţă, ceea ce duce la micşorarea distorsiunilor şi mărirea puterii electrice admisibile. De asemenea, sub frecvenţa de rezonanţă a sistemului răspunsul cade brusc, deoarece radiaţia prin deschidere este în antifază cu radiaţia dată de membrană.

f5.10


Articole din aceasi publicatie
Subscribe
Notify of
guest

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
back to top