системы всегда бубнят , имеют размазанный бас и т. д. Наиболее часто такие ситуации возникают в случае использования громкоговорителей с большей, чем нужно, добротностью Qts или настройки частоты фазоинвертора без учета соотношения эквивалентного объема головки Vas и объема ящнка Vb- На рис. 4.14 даны примеры изменения АЧХ при расстройке основных параметров головки. На рис 4.15 - прн расстройке параметров корпуса. В ка-

Рнс 415. Изменение формы АЧХ фазоинверсной системы (максимально плоская аппроксимация) прн изменении параметров корпуса: изменение объема корпуса б) изменение частоты настройки фазоинвертора fa ( -(- и <- -увеличение и соответственно уменьшение исходной величины на 20%)

честве исходной выбрана максимально плоская АЧХ, соответствующая аппроксимации по Баттерворту в системе без потерь (Ql = °o) (рис 4.13,а).

Неправильно сконструированная труба фазоинвертора, даже будучи настроенной на необходимую частоту, может служить источником искажений. Они могут образоваться за счет чрезмерно большой объемной скорости воздуха в трубе, когда поток воздуха становится турбулентным. При этом, помимо возникновения нелинейных искажений, возрастают потери в трубе. Экспериментально установлено, что скорость потока в трубе фазоинвертора не должна быть больше 5% от скорости звука [4.12]. Для трубы с площадью сечения Sv ограничения иа максимальную скорость выражаются приближенной экспериментальной зависимостью [4.12]: SvQfifBVv, где Sir -площадь сечения трубы, м; /в -частота настройки фазоинвертора, Гц; Vd -объемное смещение, м.

Для предотвращения возникновения стоячих воли в трубе рекомендуется выбирать длину трубы не более [4.6] imaxc/fs, где 1е - резонансная частота громкоговорителя.

Частота настройки фазоинвертора связана с площадью отверстия Sv, эффективной длиной отверстия Ly и объемом корпуса Vb зависимостью [4.13] 1в= <,cI2k)VSvlLvxVn, где с -скорость звука, откуда отношение площади отверстия к длине трубы

SvlLvE=VB(bifelcf. (4.45)

Эффективная длина трубы Lve складывается из фактической длины трубы Lv и дополнительной части io, образуемой за счет краевых эффектов.

Даже при самом тщательном соблюдении расчетных соотношений разработчику редко удается соблюсти частоту настройки соб-

рапного фазоинвертора с точностью, превышающей 5. ,. 10%. Чувствительность передаточной функции фазоинверсной системы к расстройке частоты фазоинвертора довольно высока (см. рис. 4 15), поэтому после сборки почти всегда возникает необходимость точной подстройки. Частотная производная выражения для (в по Ly, т. е. длине отверстия (4.46), дает возможность оцепить необходимую величину изменения Ly для получения точного значения [4.13]:

а[в/дLv = -!в1ЪLvE -!в1ЪLv,

откуда AAv = -Д/в5Ау/Ь, где ALy - требуемое изменение длины фазоинверсного отверстия, Д/д - требуемое изменение частоты настройки фазоинвертора.

Рассчитаем для примера два варианта фазоинверсной акустической системы- иод готовый громкоговоритель и под заданные требования Как говорилось выше, первый вариант расчета яе оптимален, так как у разработчика нет гарантии, что параметры имеющегося громкоговорителя удовлетворяют указанным выше требованиям, по может быть интересен для радиолюбителей, не имеющих возможности конструировать громкоговоритель под заданные требования Исходными данными для расчета фазоинверсной системы под готовый громкоговоритель являются его параметры fs, Qts и Vas- Если они неизвестны, то их необходимо измерить и рассчитать данным выше способом. Для того чтобы громкоговоритель обеспечивал приемлемые характеристики системы, значение полно?* добротности Qrs не должно превышать 0,6 Кроме того, громкоговорители с очень бспьшой гибкостью подвеса, т. е большим эквивалентным объемом УлБ, затруднительно эффективно использовать в фазоинверсных системах, так как они требуют применения корпусов очень больших объемов

Рассчитаем фазоииверсную систему для громкоговорителя 25 ГД-26. Его параметры /s=33,2 Гц. Qts = 0,503 Q,rs = 5,3l, Qss = 0,563, Ммя = 25,6-lO-з кг, Vas=50,6 10-3 э Sr=2,01-10-=M=, Хпшх = Ь мм, Уд-1,21 10 * м, ;?я= = 3,50 Ом Предположим, что в системе используют пассивные разделительные фильтры второго порядка. При частоте среза низкочастотного канала fi=l кГц и диаметре провода катушьи индуктивности фильтра зшжних частот 1,2 мн активное сопротивление катушкн составляет примерно 0,4 Ом (см. гл 3). Тогда увеличившиеся значения добротности громкоговорителя вследствие влияния сопротивления фнльтра определяем из выражения (4,27)

Q50,563 (1 +0.4/3,5) = 0,627:и Qjs=0,56i.

Зададимся Ql=7. Значение полной добротности лежит ближе всего к заданному б табл 4 3 варианту аппроксимации по Чебышеву под номером 4 Однако этот вариант требует значения 0=0,335, что приводит к объему корпуса 8= VAs/a=50,6-10-VO,335=15l дм Очевидно, что объем корпуса чрезмерно большой Кроме того, как показывает пробный расчет, такой вариант обеспечивает максимальное звуковое давление, всего только 86 дБ Очевидно, что этот Вариант аппроксимации является для данного громкоговорителя явно неопти-iia.ibHbtM Выберем параметры а, Л и fslfa, соответствующие аппроксимации по Баттерворту (табл 4,3, вариант 3) а=1.0б0, Л==1,00, /з з=1,00. Следует Учесть, что при этом значение добротности Qrs на 40 больше необходимого.

5 131

Это приведет к искалсенцю формы АЧХ, выражаюв1ечуся в появлении эсплеока АЧХ 3..4 дБ с максимумом в области 2/з (см рис. 4 14). Определим параметры Кв=Кл<./а=50,6/106=47,7 дч /зЗЗ.г Гц, /а=33,2 Гц, КПД системы и уровень характеристической чувствительности соответственно

т1о = 2л2.33,2.50,6-10-/0,627.340=0,148.10-2 ;0,15 %, = 20 lg (УО, 15-10-2. ьг-З-ЮМ л/2. Ю ) = 81 дБ. Акустическую мощность, ограниченную амплитудой смещения подвижной системы, определяем из выражения (4 44)

Рд=1,5-(33,2)*.(1.2Ы0-*)г=2,65-10-звт. Соответствующий уровень звукового давления

Лшах = 20 ig (1/2.65-10-2.1,2.340/4 л/2 10 ) = 93,3 дБ,

и электрическая мощность

р£= 2,65.10-2/0,148.10-2 18 Вт

Минимальный диаметр тр>бы фазоинвертора составляет

ylTo=УЗЗ,2-1.2М0-*--- 6,34.10-2 м 63,4 WM.

Выбираем диаметр трубы dv=70 мм, отсюда

5у = л 4/4 = я(7 10-2)8/4 = 3,85.10 мз.

Из выражения (4 45) и (4 46) определим фактическую длину трубы, соответствующую выбранному диаметру dv и частоте настройки fs

hVE-ho = Sv/[Vs (2n fsfc) -0,825 Y% = = 3,85.10-(47,7.10-S(2n 33,2/340)2] -0,825 УЗ.85-10-3= 1еЗмм. При расчете системы под заданные требования основными исходными данными являются тип аппроксимации, определяющий форму АЧХ, минимальный КПД илн максимальный объем корпуса, максимальное звуковое давление иля акустическая мощность, ограниченная максимальной амплитудой смещения подвижной системы, Пусть необходимо рассчитать фазоннверсную систему с частотой среза ?з=40 Гц, с максимально плоской АЧХ, алпроксимированноЙ по Баттерворту, с максимальным уровнем звукового давления 110 дБ,

Предположим, что Qz. = 7, Qus=5 и У?£ = 6,9 Оч, определим нз табл 4 3 значение а=1,06, Qrs=0,400, ft = 1.00 и /g/fel.OOO Определим требуемые параметры Улч=Ш дм. Vb = 100 дм, /5=40 Гц, /в=40 Гц, из выражения (4.19) определим значение электрической добротности;

Q£S = Q 5Qr5/(OyMS-Ors) = 5.0,4/(5 - 0,4) = 0,435.

Из выражения (4.40) определим кПД и соответствующий уровень характеристической чувствительности:

т]о = (2 л2 403. (06.10->)/0,435-340 = 0.7аЗ. 10-2 = 0,783 %, JVe = 20lg (У0,783.10-2.1,2.340/4 п/2.10-) 88,0 дБ. Из выражения для максимального уровня звукового давления Лтат определим максимальное звуковое давление ртах = 6,32 Па и из выражения (4 23) определим максимальную акустическую мощность