го порядка и характеристиками с выбросом, аппроксимированными по Чебышеву. В табл. 4.3 даны значения параметров фазоинверсной системы Qts, К а, flfs при добротности потерь Ql = oo hJ3i,=7 (наиболее часто встречающееся значение в реальных системах).

Изображенные на рнс. 4.13,а АЧХ соответствуют аппроксимации 2, 3, 4, табл. 4.3. Аппроксимации, рассмотренные в табл. 4.3, наиболее употребимы в АС класса Hi-Fi, так как они обеспечивают либо гладкие, либо близкие к гладким АЧХ. Для описания формы АЧХ фазоинверсной системы требуется четыре езависимых переменных; Л, а, Qts и Qi,. Эти параметры можно выразить в терминах основных параметров громкоговорителя и корпуса: резонансной частоты громкоговорителя fs, акустической гибкости подвеса Cas (или эквивалентного объема Vas), полной добротности громкоговорителя Qts, объема корпуса Vb и частоты настройки фазоинвертора /в. Эти же параметры громкоговорителя определяют однозначно КПД системы го.

Анализ эквивалентной акустической и электрической схем фазоинверсной системы позволяет рассчитать характеристики смещения диффузора громкоговорителя Хв= YPr,csxX(s)Kx по аналогии с выражением (4.20), где

- нормированная операторная функция смещения диффузора.

На рис. 4.13,6 даны характеристики смещения подвижной системы громкоговорителя в фазоинверсной системе, соответствующие АЧХ, изображенным иа рис. 4.13,а. Характеристика X{s) фазоинверсной системы аналогична передаточной функции фильтра нижних частот 4-го порядка типа Золотарева - Кауэра (см. гл. 3).

Коэффициент полезного действия фазоинверсной системы [4.10]

4, = i-i4%VAs)!(qes (4.40)

или через граничную частоту fz и объем корпуса Vb r\ =K P,vb,

Л:, = (2 я7с ) (VasIVb) (fpfl) (l/Qfis).

1as=pocCas - объем воздуха, имеющий гибкость, равную гибкости подвеса громкоговорителя.

Теоретически достижимое значение КПД фазоинверсной системы в условиях свободного поля [4.10]

Ч.т.х= 1.95.10-6,4 41)

достигается:

а) в отсутствие механических потерь в подвесе громкоговорителя, т. е. при Qms= >;

б) при параметрах системы, соответствующих аппроксимации АЧХ по Чебышеву, при пике АЧХ 0,2 дБ (табл. 4.3, Пример 4);

в) в отсутствие потерь в корпусе Ов=0ь=оо. Электрическая мощность, ограниченная допустимой амплитудой

смещения подвижной системы [4.12],

Рв = 2 яр с (fs Qes Vi)/{Vsl X (s) ). (4.42)

Максимальная акустическая мощность, развиваемая фазоинверсной системой [4.12],

Par= (2л Pofi VJ/(X(s)c). (4.43)

Теоретически достижимая акустическая мощность, развиваемая фазоинверсной системой в условиях свободного поля [4.12],

PAR = U5flV% (4.44)

достигается при параметрах системы, соответствующих аппроксимации АЧХ по Чебышеву при пике АЧХ =s0,2 дБ (табл. 4.3, пример 4).

Например, идеальная фазоийверсная система с объемом корпуса Vb- 100 дм2 и нижней граничной частотой Гз= 42 Гц будет иметь КПД

1),= 1,95.10-.42>.10О-10- =1,44.10->=1,44 .

Уровень характеристической чувствительности

Wo = 20 lg (V1,44 10- . 1,2.340/4 п/2.10-) ю 90,7дБ.

Для сравнения рассчитаем КПД и уровень характеристической чувствитель-вости фазоинверсной системы, имеющей тот же объем корпуса Vb, аналогичную граничную частоту fs (по уровню -3 дБ). Громкоговоритель имеет следующие параметры: Rz=6,7 Ом, / =23,7 Гц, Qve-3,48, Qis= 0,384, Qj.e=0,S46, rn-O.nS м, Хвт,1=12 10-s м, Vas-SOS дм , Fi, = l,115-10- м. Из выражения (4.40) определим КПД системы и соответствующий уровень характеристической чувствительности:

И, = 2 я 23,7 .508.10- /0,384.340 = 0,824.10-2= 0,8.*,

W = 20Ig(1/0,824.10--1,2-340/4 п/2.10- ) = 88,6 дБ.

Таким образом, уровень характеристической чувствительности реальной системы на 2,1 дБ ниже теоретически достижимого, Теоретически достижимая акустическая мошность

fAR= 1.5-42(1,15-10- )2е6,17Вт.

Максимальный уровень давления

Лтаг-=20 lg( l/6.17- 1,2-340,4п/2,10 ) -117 дБ.

Реальная акустическая мощность системы Рлв определяется вз выражения-(4.43), учитывая, что а=4 (что близко к аппроксимации квазитретьего порядка. при Qi=7, табл. 43), Ms=l,77, т. е. f=42 Гц, А-1,51, т. е. fj-35,6 Гц

Р. = 2 п>. 1,2.23,7(1,15-!0- )/34О-12 = 0,091 Вт.

Уровень звукового давления

= 20 Ig(1/0,091.1,2.340/4 я/2-10 ) ~ 99дБ. Данный уровень звукового давления довольно низок, ито объясняется тем, что значение максимальной амплитуды смещения iX(jca)max принято равным I. Этот максимум достигается в фазоинверсной системе только иа частотах ниже рабочего диапазона системы Однако J(ju))t имеет второй максимум в рабочем диапазоне системы (см. рис. 4.3) и для данного вида аппроксимации А(1т)п. жО,3, тогда

Рд =2 п . 1,2-23,7 (1,15.10-=)V340.0,32 = 0,96 Вт. Пшаж = 20 Ig (1/0796-1,2.340/4л/2-10 = 109 дБ, Электрическая мощность, соответствующая Рай

Я£=Рдя/П = 0.96/0,824.10- = 116Вт-

Одним из вопросов, являющихся предметом дискуссии разработчиков фазоинверсных АС, является взаимное влияние сопротивлений излучения диффузора и трубы фазоинвертора. Их взаимное влияние сказывается через реактивную часть сопротивления излучения, т. е. через взаимную соколеблющуюся массу воздуха. Как показано в [4.12J, в большинстве случаев взаимное влияние сопротивления излучения оказывает пренебрежимо малый эффект на АЧХ системы. Однако в ряде работ считается, что взаимным влиянием сопротивления излучения пренебречь нельзя, так, например, в работе [2.3] предлагается отличающаяся от рассмотренной выше эквивалентная схема фазоинверсной системы, учитывающая взаимное влияние сопротивления излучения.

В связи с тем, что передаточная функция фазоинверсной системы Яа(5) зависит от большого числа параметров, у разработчиков возникает опасность ошибиться в точном соблюдении некоторых из них, что приводит к отклонению реальных характеристик от желаемых. Такие ошибки конструирования фазоинверсных систем служат иногда причиной бытующих мнений, что фазоинверсные

as } е < а

Рис. 4 14. Изменение формы АЧХ фазоинверсной системы (максимально плоская аппроксимация) при изменении основных параметров громкоговорителя: а) изменение полной добротности Qtc, б) изменение механической массы подвижной системы Ммз, в) изменение механической гибкости подвеса Сич ( -1- и - -увеличение и соответственно уменьшение исходной величины на 20%)

5-105 129