Чтобы удобно и комфортно было передвигаться в авто, большинство автолюбителей устанавливают полноценную аудиосистему с сабвуферами и высокочастотными динамиками. Но, далеко не все ценителям музыки нравятся громкие басы и высокочастотные звуки. Многие предпочитают чистое, качественное звучание, но на несколько тонов ниже. Поэтому приобретают и устанавливают низкочастотные динамики для авто.

Динамики для сабвуфера

Низкая частота звука еще не означает его плохое качество. Существует огромный выбор колонок, издающих низкие музыкальные частоты. По своим характеристикам и качественным показателям подобные акустические системы ни чем не хуже высокочастотных аналогов.

Все акустики отличаются размерами и особенностями конструкций. И при выборе наиболее оптимального варианта стоит учитывать места установки системы и предпочтения слушателей. Самыми оптимальными фронтальными акустическими оснащениями считаются низкочастотные динамики 16 см. Этот вариант больше приближен к среднечастотному, но и такой звук может быть очень высокого качества с глубокими басами.

Немного большего размера низкочастотные динамики 20 см. подойдут для монтирования в трехкомпонентные акустические системы, как мидбасовое звено. Самые идеальные тыловые колонки в акустику размером 13 см. Конечно, здесь нельзя будет добиться глубокого баса. И совместить такие фронтальные динамики с сабвуфером будет не так просто. Сформировать качественную систему звука тоже вряд ли получится с динамиками 13 см. Так как они мелкие в диаметре.

Можно сделать вывод, что музыкальное воспроизведение в салоне зависит от параметров колонок. Если установить громкоговоритель большого диаметра, то даже низкие частоты он будет воспроизводить высококлассно.

Если нет желания затрачивать средства на сабвуфер, то рекомендуется приобретать фронтальные колонки 16-18 см. А низкочастотный динамик для сабвуфера можно выбрать 8, 13, 15 см.

Обзор динамиков разных размеров

Предлагаем ознакомится с некоторыми популярными моделями низкочастотной акустики.

Компонентные колонки

FOCAL PERFORMANCE PS 165

Эта система 16 см. размером. Французский производитель создал комплект одним из самых качественных для автомобилей. Оборудование воспроизводит чистый звук, обладает настраиваемыми кроссоверами. Это двухполосная акустика с мощностью в 80 Вт. (номинальная) и в 160 Вт. (максимальная). Динамики созданы из прочного алюминия. Характеризуются приятными басами, чистым, плотным звуком, лаконичным дизайном. Очень удобно и легко монтировать в любые штатные мета в салоне.

Пользователи усмотрели здесь некоторые недостатки:

• Очень короткий шнур питания;
• если басы завышены можно уловить шум (в редких случаях);
• чтобы комфорт был максимальным при использовании подобных колонок, необходимо подсоединять усилитель.

Focal — дорогостоящий комплект акустики: 17500 рублей.

ALPINE SGP-10CS

Отличная аудиосистема. Без усилителя. В конструкции предусмотрены вентиляционные каналы, чтобы правильно распределять воздушные потоки. Двухполосная система 16 см. с ровным, качественным звуком. Внешний кроссовер входит в комплект. Твитер выполнен из качественного, прочного шелка. Частотность от 68. Но, при грамотной ее настройке, прекрасно проигрывает басы. Стоит комплект «Альпин» 6200 руб.

HERTZ ESK 165L.5

Такая установка рекомендуется для ценителей громких басов. Целлюлозный твитер имеет защитную пропитку, а купол обладает широким углом излучения. Вся акустика отличается высоким качеством материалов, из которых она создана. Прорезиненный тыл, корзина защищена от повреждений, коррозии. Частотность от 50. Внешний кроссовер входит в комплектацию. Прекрасный диапазон звучания.

Но есть и минусы в оборудовании:

• При сильных морозах система нуждается в длительном прогревании;
• корректировка звука осуществляется с помощью эквалайзера.

Средняя стоимость итальянских динамиков 8800 рублей.

KICX ALN 8.3

Трехполосная акустика размером 20 см. Особенность системы являются диффузоры из алюминия. Они немного жестковаты для звучания. Алюминий хорошо переносит нагрузку и меняющуюся частоту звука. В то же время, устойчив к разности температур и влажности. Частотность от 40 Гц. Колонки укомплектованы кроссовером. Низкие частоты воспроизводят отлично. Чистый звук при любом жанре музыки. Цена оборудования в пределах 7700 рублей.

1. Важно определиться с размерами колонок. От этого будет зависеть не только качество музыкального воспроизведения, но и внешний вид салона. Если установить огромные колонки в малогабаритку, они будут мешать и водителю и пассажирам. Забирать много места и отвлекать внимание. Поэтому, следует приобретать акустику соразмерную модели машины. Самые подходящие диаметры для малогабариток — 4 см, 8 см, 15 см. Хотя, многие любят, чтобы динамики не были видны и в больших салонах. Осмотрите штатные отверстия. Они должны без проблем вмещать в себя оборудования.
2. Мощность играет не маловажную роль при выборе. Важно, чтобы выходная мощь магнитолы была больше электрической мощности динамиков. Подобная характеристика предоставлена в инструкции к товару. Необходимо изучить ее внимательно, чтобы не пришлось менять покупку.
3. Стоит обращать внимание на диффузор — его материал. Обычно он делается из картона или бумаги. Обрабатывается специальной пропиткой. Если диффузор качественный, подвес на нем изготовлен из резины или каучука. В дешевых или поддельных динамиках присутствуют элементы из ткани.

Такие изделия лучше не покупать. Звука качественного из них не получится. Только каучуковые подвесы способны функционировать нормально.

Вот решил сам написать статью, весьма важную для акустиков. В этой статье хочу описать способы измерения самых важных параметров динамических головок - параметры Тиля-Смолла.

Помните! Приведенная ниже методика действенна только для измерения параметров Тиля-Смолла динамиков с резонансными частотами ниже 100Гц (т.е. низкочастотных динамиков), на более высоких частотах погрешность возрастает.

Самыми основными параметрами Тиля-Смолла , по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (проще говоря - ящик) являются:

• Резонансная частота динамика F s (Герц)
• Эквивалентный объем V as (литров или кубических футов)
• Полная добротность Q ts
• Сопротивление постоянному току R e (Ом)

Для более серьезного подхода понадобится еще знать:

• Механическую добротность Q ms
• Электрическую добротность Q es
• Площадь диффузора S d (м 2) или его диаметр Dia (см)
• Чувствительность SPL (dB)
• Индуктивность L e (Генри)
• Импеданс Z (Ом)
• Пиковую мощность P e (Ватт)
• Массу подвижной системы M ms (г)
• Относительную жесткость (механическая гибкость) C ms (метров/ньютон)
• Механическое сопротивление R ms (кг/сек)
• Двигательную мощность (произведение индукции в магнитном зазоре на длину провода звуковой катушки) BL (Тесла*м)

Большинство этих параметров может быть измерено или рассчитано в домашних условиях с помощью не особо сложных измерительных приборов и компьютера или калькулятора, умеющего извлекать корни и возводить в степень. Для еще более серьезного подхода к проектированию акустического оформления и учета характеристик динамиков рекомендую читать более серьезную литературу. Автор этого "труда" не претендует на особые знания в области теории, а все тут изложенное является компиляцией из различных источников - как иностранных, так и российских.

Измерение параметров Тиля-Смолла R e , F s , F c , Q es , Q ms , Q ts , Q tc , V as , C ms , S d , M ms .

Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование:

1. Вольтметр
2. Генератор сигналов звуковой частоты. Подойдут программы-генераторы, которые генерируют необходимые частоты. Типа Marchand Function Generator или NCH tone generator . Так как дома не всегда можно найти частотомер, можно вполне доверится этим программам и Вашей звуковой карте, установленной на компьютере.
3. Мощный (не менее 5 ватт) резистор сопротивлением 1000 ом
4. Точный (+- 1%) резистор сопротивлением 10 ом
5. Провода, зажимы и прочая дребедень для соединения всего этого в единую схему.

Схема для измерений

Калибровка:

Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0.01 вольта. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в Омах. Например, для калибровочного сопротивления 4 Ома напряжение должно быть 0.004 вольта. Запомните! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений.

Нахождение R e

Теперь, подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 герц, мы можем определить его сопротивление постоянному току Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

Нахождение Fs и Rmax

Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Для динамиков диаметром больше 16см эта частота должна лежать ниже 100Гц. Не забудьте записать не только частоту, но и показания вольтметра. Умноженные на 1000, они дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax, необходимое для расчета других параметров.

Нахождение Q ms , Q es и Q ts

Эти параметры находятся по следующим формулам:

Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров R o , R x и измерение неизвестных нам ранее частот F 1 и F 2 . Это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две - одна несколько меньше Fs, а другая несколько больше. Вы можете проверить правильность своих измерений следующей формулой:

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно. Итак, мы нашли и рассчитали несколько основных параметров и можем на их основании делать некоторые выводы:

1. Если резонансная частота динамика выше 50Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
2. Если резонансная частота динамика выше 100Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
3. Если соотношение F s /Q ts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 - исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры - к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Правда при этом не обойтись без других, не менее важных параметров - V as , S d , C ms и L.

Нахождение S d

Это так называемая эффективная излучающая поверхность диффузора. Для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание, что единица измерения этой площади - квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

Нахождение индуктивности катушки динамика L

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000Гц. Поскольку реактивная составляющая (X L) отстоит от активной R e на угол 900, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и R e (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:

Найдя реактивное сопротивление X L на частоте F можно рассчитаь и саму индуктивность по формуле:

Измерения V as

Есть несколько способов измерения эквивалентного объема, но в домашних условиях проще использовать два: метод "добавочной массы" и метод "добавочного объема". Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.{mospagebreak}

Нахождение V as методом добавочной массы

Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузиками и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F" s . Она должна быть ниже, чем F s . Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30%-50%. Масса грузиков берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12" головки нужен груз массой около 120 граммов.

где М - масса добавленных грузиков в килограммах.

Исходя из полученных результатов V as (м 3) рассчитывается по формуле:

Нахождение V as методом добавочного объема

Нужно герметично закрепить динамик в измерительном ящике. Лучше всего это сделать магнитом наружу, поскольку динамику все равно, с какой стороны у него объем, а вам будет проще подключать провода. Да и лишних отверстий при этом меньше. Объем ящика обозначен как V b .

Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Q mc , Q ec и Q tc . Методика измерения полностью аналогична описанной выше. Затем находится эквивалентный объем по формуле:

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. А вот как оно рассчитывается - это уже совсем другая история.

Определение механической гибкости C ms

Где S d - эффективная площадь диффузора с номинальным диаметром D. Как вычислять написано ранее.

Определение массы подвижной системы Mms

Она легко рассчитывается по формуле:

Двигательную мощность (произведение индукции в магнитном зазоре на длину провода звуковой катушки) BL

Самое главное не забывайте, что для более точных значений измерения параметров Тиля-Смолла необходимо проводить эксперимент несколько раз, а затем путем усреднения получать более точные значения.

В это короткой информационной статье мы рассмотрим основные технические характеристики динамиков, которые необходимо знать при выборе автомобильной акустики или при изготовлении автомобильной акустики своими руками.

На картинке ниже показаны основные компоненты типичного звукового динамика:

Рассмотрим какими особенностями должны обладать хорошие звуковые динамики для автомобильной акустики.

Двойная звуковая катушка (DVC) динамика

Мощный динамик будет снабжен двумя раздельными звуковыми катушками, намотанными на одном и том же каркасе. Каждая катушка может быть подключена к отдельному каналу на стереоусилителе или они могут быть подключены последовательно или параллельно и запитаны от одного источника. Один DVC-динамик может быть использован вместо двух обычных динамиков тогда, когда свободное пространство в большой цене.

Фильтры

Фильтр - это электронная схема в устройстве аудиосистемы, которая позволяет определенным частот проходить одновременно, блокируя другие. Активные фильтры содержат компоненты, требующие дополнительного питания. Это, так называемые, операционные усилители (ОУ) и, как правило, они встраиваются перед главным усилителем. Пассивные фильтры не содержат компоненты требующих питания и обычно встраиваются между усилителем и динамиком.

Виды фильтров, которые обычно используются в конструкциях аудиосистем:

1. Фильтры низких частот: пропускают нижние частоты, ослабляют высокие частоты.
2. Фильтры высоких частот: высокие частоты пропускает, ослабляет низкие частоты.
3. Регулируемые полосы пропускания: когда частоты за пределами определенного диапазона ослабляются.

Изобарная система динамиков

Название происходит от древнегреческого ἴσος - «одинаковый» и βάρος «тяжесть». Другими словами - распределенная нагрузка. Это метод с использованием двух динамиков, работающих в тандеме для достижения меньшего размера корпуса с учетом требований дизайна. Теоретически VAS (Эквивалентный объем динамика) в двойной системе будет вдвое меньше чем у двух отдельных динамиков, в результате чего расчетный размер корпуса также уменьшается вдвое. Чувствительность изобарной системы будет та же, что и у системы в один динамик, но вы потеряете в мощности SPL. Крепление по типу «Раскладушка», где динамики устанавливаются лицом к лицу и один динамик подсоединяется в противофазе к другому, похоже самая популярная изобарная система, используемая сегодня, так как она является самой простой в изготовлении.

Wife Acceptance Factor (WAF) - фактор одобрения женой

В общем случае, относится к элементам дизайна, которые повышают вероятность того, что ваша жена одобрит покупку дорогих продуктов потребительской электроники, таких как высококачественные акустические системы, домашние кинотеатры и персональные компьютеры и т.д. Стильные, компактные формы и привлекательные цвета, как правило, повышают уровень WAF. Термин является шутливым жаргонным сленгом в электронике и обозначает «Форм-фактор» и «Привлекательность форм» и происходит от гендерного стереотипа, что мужчины предрасположены ценить технические новинки по критериям эффективности, тогда как женщин привлекают визуальные и эстетические факторы. Другими словами, грубое измерение того, что вы можете вернуться домой к вашей благоверной и она не поднимет шума по поводу внешнего вида вашего приобретения.

Сабвуфер

Динамик предназначенный для воспроизведения низких звуковых частот на адекватной громкости. Большинство сабвуферов, или «сабов», как они обычно называются, предназначены для работы от 80 Гц и ниже до уровня где человеческое ухо может улавливать звуки. Бас-единицы небольших трех компонентных системы тоже обычно называют «сабвуферы», однако они зачастую имеют ограниченные возможности воспроизведения частот ниже 50 Гц или около того.

T/S (Тиэля Смолла) параметры

Свод терминов/параметров, обычно используемых в описании характеристик конкретного динамика. Наиболее распространенным T/S параметры с которыми мы сталкиваемся являются:

Fs= Резонансная частота динамика. На открытом воздухе сопротивление динамика достигнет своего пика на этой частоте.

Pe= Тепловая мощность динамика, в Вт. Если динамик постоянно находится в режимах свыше допустимой Pe, он может преждевременно сгореть или выйти из строя.

Qes= Электрическая составляющая Fs динамика. Это мера показывающая тенденцию динамика резонировать на Fs-частоте, основанная на его электрических характеристиках, например сила магнита, характеристики магнитопровода, т. д. Qes обычно доминирует над остальными резонансными характеристиками динамика.

Qms= Механическая составляющая Fs динамика. Эта мера динамика показывает тенденцию резонировать на Fs-частоте, основанная на его механических характеристиках, например, объемных параметров, параметры центрирующей шайбы, веса катушки и др.

Qts= Общее значение составляющих динамика на частоте Fs. Это мера показывает тенденцию резонировать динамика на Fs частосте, исходя из всех общих характеристик. Qts может быть вычислен, используя уравнение:

Qts= Qms*Qes/(Qms+Qes))

Re= Сопротивление постоянному току звуковой катушки динамика. Re динамика меньше чем общее номинальное сопротивление (обычно 4 или 8 Ом).

Sd= Эффективная площадь поверхности динамика. Естественно, зависит от глубины диффузора динамика.

Xmag= Предельный ход диффузора с учетом магнитных ограничений колебаний динамика. Xmag определяется размер смещения конуса диффузора, при котором BL - магнитная сила динамика - упадет до 70% от номинального значения на конусе в исходном состоянии.

Xmech= Максимальное физическое искривление диффузора. Превышение Xmech обычно приводит к повреждению диффузора.

Xsus= Предельное ход диффузора, ограниченный упругостью подвеса. Xsus определяется как точка, в которой упругость диффузора снизилась до 25% от значения на конусе в исходном положении.

Xmax= Линейный (в одну сторону) ход конуса диффузора. Значение Xmax используется для определения максимального возможного линейного SPL динамика, и может быть получен несколькими способами. Объективно, один из самых правильных методов получает этот параметр как наименьшее значение между Xmag и Xsus при движении конуса в каждом из направлений.

Vas= Эквивалентный объем динамика. Объем воздуха, который имеет такую же упругость что и подвес динамика. Потому чем меньше воздуха, тем более «упругий» динамик, чем больше воздуха, тем больший Vas определяет собой «свободную» подвеску динамика

Vd= Пиковое значение рабочего объема динамика. Vd = Sd*Xmax. Другими словами - объем воздуха, который может сдвинуть динамик за один проход на пиковых значениях, т.е. на Xmax

Если у вас нет значений параметров T/S, то вполне возможно измерение параметров Тиля Смолла в домашних условиях.

О многом могут сказать технические характеристики колонок. К ним прежде всего относятся:

• тип колонок (активные или пассивные, открытые или закрытые и т. д.) и фирма-изготовитель;
• номинальная и максимальная мощности;
• номинальное сопротивление;
• чувствительность колонки;
• диапазон воспроизводимых частот с указанием неравномерности чувствительности;
• АЧХ колонки;
• зависимость модуля полного сопротивления от частоты;
• диаграмма направленности излучения для разных частот;
• рассеивание, или дисперсия, излучения;
• коэффициент нелинейных искажений или коэф-фициент гармоник;
• габариты и масса колонок.

Номинальной называется мощность, при которой ко-лонка воспроизводит звук без превышения заданного уров-ня искажений (к сожалению, очень редко этот уровень указывается в паспортных данных). Иногда номинальную мощность указывают по существующему стандарту DIN. При этом номинальная мощность задается при заданном коэффициенте нелинейных искажений (к сожалению, его значение чаще всего не указывается).

Максимальная мощность — это мощность, с которой колонка может работать, но без каких-либо гарантий качества звучания. Обычно она задается при коэффици-енте нелинейных искажений 10%. Некоторые разработ-чики под максимальной мощностью указывают фактичес-ки пиковую мощность, которую может кратковременно выдержать колонка без повреждения. Эта мощность мо-жет порою на порядок превосходить номинальную, но она является лишь показателем перегрузочной способности колонок, но отнюдь не громкости их звучания (послед-няя, помимо номинальной мощности, существенно зави-сит еще и от чувствительности колонок).

Номинальное сопротивление (иногда его неточно именуют импедансом, т. е. полным сопротивлением) — это активная составляющая импеданса на некоторой, обычно довольно низкой, частоте (чаще всего 1000 Гц), далекой от частоты резонанса. Практически номинальное сопротивление определяется сопротивлением НЧ-динамика на постоянном токе, сопротивлением катушек его фильтра и подводящих проводов.

Чувствительность колонки (или ее отдача) измеряет-ся так же, как у излучателей — т. е. это звуковое давление в децибелах, при мощности 1 Вт (или напряжении на входных зажимах колонки, соответствующем мощности в 1 Вт) и на расстоянии от колонки 1 м. Это очень важный параметр колонок — чем выше чувствительность, тем громче звук от колонок при заданной мощности подводи-мого к ним сигнала. К сожалению, чем шире диапазон частот излучаемых звуковых колебаний, тем ниже чув-ствительность колонок (к счастью, далеко не всегда).

Диапазон воспроизводимых частот задается мини-мальным и максимальным значениями для полосы час-тот, которые воспроизводит колонка при указании задан-ной неравномерности (в децибелах). В последнее время обычно указывают предельный диапазон частот (Frequencyrange) при заданном спаде отдачи колонки на граничных частотах диапазона и номинальный диапазон частот (Frequencyresponse) - при существенно меньшем спаде (обычно 2—3 дБ). Иногда указывают не спад, а неравно-мерность АЧХ колонки (т. е. на граничных частотах допускается и подъем АЧХ).

АЧХ колонки — это зависимость создаваемого ею звукового давления от частоты. Для снятия АЧХ исполь-зуется звуковой генератор с мощным высококачествен-ным усилителем, возбуждающим колонку, и измери-тельный микрофон, расположенный на главной оси излучения колонки. Испытания проводят в специальной акустической камере и в обычной комнате. Так что нередко приводятся АЧХ для этих двух случаев. Лишь для самых высококачественных колонок АЧХ приводят-ся в их паспортах.

О зависимости модуля полного сопротивления от частоты уже говорилось. Эта зависимость определяет условия работы усилителя — многие усилители «не лю-бят», когда модуль полного сопротивления резко возрас-тает. На ВЧ рост модуля устраняют применением специ-альных корректирующих цепей. В последнее время для снятия зависимости модуля полного сопротивления от частоты применяют возбуждение колонок так называ-емым белым шумом — шумовым сигналом с равномерным спектром. Ток возбуждения измеряется с помощью ана-лизатора спектра, дающего на экране график зависимости модуля полного сопротивления от частоты.

Диаграмма направленности — зависимость звукового давления от угла расположения слушателя (или измери-тельного микрофона) относительно главной оси излуче-ния. Различают диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и в вертикальной. Диаграмма направленности зависит от частоты сигнала — обычно чем выше частота, тем уже диаграмма направленности. Этот параметр, как прави-ло, в технических характеристиках колонок не указывается ввиду сложности измерений и их сильной зависимости от окружающей колонки обстановки.

Вместо диаграммы направленности нередко указыва-ют другой - рассеивание, или дисперсию, излучения. Это угол в горизонтальной или вертикальной плоскости, на который отклоняется ось прослушивания относительно главной оси при ослаблении отдачи на заданную величину (чаще всего —2 дБ у высококачественных колонок).

Коэффициент гармоник — это выраженное в процентах отношение амплитуды задан-ной гармоники к амплитуде первой гармоники при задан-ном звуковом давлении (чаще всего 95 дБ) звуковой колонки и на заданной частоте (или в заданном диапазоне частот). Но и этот параметр указывается лишь для дорогих и особо высококачественных звуковых колонок.

Габариты колонок обычно задаются в миллиметрах или сантиметрах (для высоты, ширины и глубины ящика колонки). Масса, как обычно, указывается в килограммах. Нередко в характеристиках колонок указывают диаметр диффузоров излучателей, но вряд ли эти данные имеют для конечного пользователя какое-либо значение, не считая чисто познавательного. Дело в том, что далеко не всегда НЧ-динамик с большим диаметром диффузора (300—400 мм) лучше динамика современной конструкции с диаметром диффузора всего 150—200 мм.

Хочется собрать сабвуфер , да не простой, а грамотно рассчитанный. В этих расчетах уже все поднаторели: и установщики, и любители, и программ тоже вроде хватает, например JBL SpeakerShop . Одно только «но» - без параметров Тиля-Смолла далеко не уедешь.

К сожалению, недорогие и тем особенно интересные динамики часто попадают в руки вообще без каких-либо цифр. Бывает и так, что характеристики вроде есть, но разные, в зависимости от года выпуска. Это встречается даже у известных производителей.
В общем, умение измерять эти величины лишним не будет. Традиционные методы измерения описаны во многих источниках и секрета не представляют. Более того, в упомянутой выше программе JBL SpeakerShop есть удобный «мастер», который избавляет от необходимости вручную рассчитывать промежуточные и окончательные значения напряжений, частот и добротностей: нужно собрать приведенную там схему и действовать в соответствии с указаниями программы.

Я сам неоднократно пользовался этой методикой, все здорово, только для измерений требуются:
а) генератор,
б) частотомер,
в) вольтметр переменного тока,
г) усилитель низкой частоты.

Думаю, что где-нибудь к пункту в) из этого списка исследовательский пыл у многих уже малость поугас. Но это еще не все. Сам процесс измерений, постоянная «ловля» требуемых значений частот и напряжений способны утомить даже флегматика: на один динамик уходит в лучшем случае полчаса. Обидно тратить время на такую рутину, поэтому, когда я наткнулся на программу SpeakerWorkShop , радости не было предела.

Замечательно, нужны только компьютер со звуковой платой и элементарные кабели. Первые несколько дней я честно пытался делать все так, как велит инструкция. Тут меня ждало разочарование. То есть сама по себе программа хорошая, но вот ее help - это что-то. Прочитал его, наверное, раз двадцать, пробовал и так, и этак, но так ничего и не получилось. Что поделать - бесплатный софт сродни сыру той же цены.

Несколько месяцев я продолжал измерять «три цифры» обычными способами, пока на сайте, на котором находится сама программа, не появилась новая ссылка. Спасибо чемпиону РАСКА среди любителей Косте Никифорову за то, что сказал о ней. Предлагаемое ниже описание - мой собственный, упрощенный вариант приставки и краткая инструкция по работе с программой.

Бывает в жизни - как приклеится к человеку прозвище, так и преследует до конца дней его. Вот и с прибором, который буду ниже описывать, тоже такое случилось - «коробочка », да и все тут. Как я ни пытался выдумать более наукообразное название, ничего не вышло. Схема приведена на рис. 1

Некоторые комментарии по поводу применяемых элементов.
X1 - разъем, подключаемый к выходу усилителя мощности (Spkr Out) звуковой карты, обычно «мини-джек». Сигнал правого и левого канала с усилителя одинаков, поэтому можно использовать любой контакт разъема. При использовании внешнего усилителя подключать одновременно этот разъем к выходу звуковой платы НЕЛЬЗЯ!

X2, X3 понадобятся, если вы будете использовать внешний усилитель мощности. Это более предпочтительный вариант, правда, чуть более громоздкий. Подойдут «колоночные» клеммы, желательно винтовые. Кроме того, в случае использования внешнего усилителя потребуется дополнительный кабель «мини-джек - два тюльпана».

X4, X5 - клеммы, аналогичные X2, X3. К ним будет присоединяться объект исследования. Очень полезно продублировать эти клеммы парой «крокодилов».

X6 - «мини-джек», который будет подключен ко входу Line-In звуковой платы. Распайку правого и левого канала я не привожу - пока соедините как получится, уточним позднее. Провод к разъему нужно брать экранированный.

R1, R2 - резисторы, используемые в качестве эталонных при калибровке программы. Номиналы особой роли не играют и могут быть от 7,5 до 12 Ом, например типа МЛТ-2.
R3 - это резистор, с величиной которого программа «сравнивает» неизвестный импеданс. Поэтому номинал этого резистора должен быть соизмерим с исследуемым. Если в основном предполагается измерять автомобильные динамики, величину R3 можно взять около 4 Ом. Мощность можно выбрать такую же, как для R1.

R4, R5, R6, R7 - любой мощности. Сопротивления могут несколько отличаться от указанных, важно лишь, чтобы R4/R6 = R5/R7 = 10...15. Это делитель, который ослабляет сигнал на входе звуковой карты.

SA1 служит для выбора между двумя эталонными сопротивлениями. Он используется только при калибровке. Можно использовать тумблер, я поставил П2К, соединив параллельно несколько секций.

SA2, пожалуй, самый ответственный. Важно, чтобы он обеспечивал надежный и стабильный контакт, от этого во многом зависит точность результатов.

Итак, «коробочка » собрана. Теперь потребуется омметр, причем максимально возможной точности, желательно измерительный мост. Необходимо установить переключатели во все положения согласно таблице и измерить указанные сопротивления.

	положение переключателя	положение переключателя	сопротивление	сопротивление
	SA1	SA2	X4-X5	X2-X4
CAL1	Верхнее	Нижнее	10	4
CAL2	Нижнее	Нижнее	5	4
LOOP	Любое	Верхнее	Бесконечность	0
IMP	Любое	Среднее	Бесконечность	4

Обращаю внимание на то, что при работе потребуются именно реально измеренные значения сопротивлений. Их, а также назначение всех переключателей и входов-выходов лучше всего написать прямо на корпусе - на память надеяться не советую.

Принцип работы системы очень прост. Шумовой сигнал, формируемый программой, подается через усилитель на исследуемый объект через резистор R3 известного сопротивления. Программа сравнивает напряжение на одном канале (верхний вывод R3) с напряжением на другом (нижний вывод R3 и верхний - измеряемого объекта). Гениальная простота идеи состоит в том, что для расчета неизвестного импеданса используются не абсолютные величины напряжений, а их отношение. Благодаря предварительной калибровке по заведомо известным сопротивлениям (R2 и R2-R1) достигается вполне приемлемая точность измерений.

Теперь можно присоединить «коробочку» к звуковой плате. Для первого раза не стоит использовать внешний усилитель: чтобы понять принцип работы, он особо не нужен. А когда принцип станет ясен, его подключение вопросов уже не вызовет.

Настройка программы
Возможно, кому-то описание настройки покажется излишне подробным, но, как показывает практика, удобно, когда весь процесс описан по порядку, а не по принципу «это вы и так знаете, здесь все очевидно, в общем, умные - сами разберетесь».

После первого запуска программы нужно проверить, поддерживает ли ваша звуковая плата «полностью дуплексный режим», т. е. позволяет ли одновременно воспроизводить и записывать звук. Для проверки нужно выбрать пункт меню Options-Wizard-Check sound card. Дальнейшие действия программа проделает самостоятельно. Если результат отрицательный, придется искать другую плату или обновлять драйвер.

Если все в порядке, откройте Volume Control (Регулятор уровня). Выбрав Options-Properties, установите Mute на все регуляторы, кроме Volume Control и Wave. Необходимо отключить все «лишние» опции, вроде Enhanced Stereo и темброблока. Регулятор громкости установите в среднее положение. В завершение переместите окно Volume Control, как показано на рисунке 2.

рис. 2

рис. 3

Теперь откройте еще одну копию Volume Control. Выберите Options-Properties, установите режим записи (Recording). Имя окна изменится на Recording Control (Уровень). Аналогично вышеописанному поставьте Mute на все регуляторы, кроме Recording и Line-In. Регулятор уровня поставьте в положение максимума. Потом, возможно, уровень потребуется изменить, но об этом позже. Переместите окно Recording согласно рисунку.

Один из самых ответственных этапов настройки - правильно выбрать входные и выходные уровни сигналов. Для этого создайте новый сигнал, выбрав пункт Resource-New-Signal. Дайте ему какое-нибудь имя, например sign1. По умолчанию будет выбран синусоидальный тип сигнала (Sine), что нас вполне устраивает. Имя нового сигнала должно появиться в окне проекта (то, что слева).

Для того чтобы что-то сделать с сигналом или динамиком, его нужно обязательно открыть. Думаете, для этого достаточно двойного щелчка? Вот тут таится одна из особенностей интерфейса программы: для открытия ресурса требуется сначала щелкнуть на имени ресурса левой кнопкой мыши, затем либо выбрать пункт Open из меню, появляющегося при нажатии правой кнопки, либо нажать F2 на клавиатуре. Вновь нажмите правую кнопку и войдите в Properties. Там нужно выбрать закладку Sine и ввести значение частоты 500 Гц. Фаза сигнала - 0. OK.

Установите переключатели «коробочки» в положение LOOP (согласно таблице). Убедившись в том, что сигнал открыт, войдите в меню Sound-Record - появится диалог Record Data. Введите туда те значения, которые приведены на рис. 3. Нажмите OK; если к клеммам Test подключен динамик, раздастся кратковременный «шип».

Посмотрим на дерево проекта. Там появится несколько новых объектов с именами, начинающимися с sign1. Откройте ресурс с именем sing1.in.l. На появившемся справа графике нажмите правую кнопку мыши и выберите Chart properties. Выберите закладку X Axis и установите в разделе Scale максимальное значение, равное 10. Затем выберите Y Axis и установите диапазон значения Minimum и Maximum - 32 K и 32 K соответственно. Нажмите OK. График должен выглядеть как 4,5 периода синусоидальных колебаний. Проделайте все то же самое с ресурсом sing1.in.r.

Теперь нужно выяснить уровень выходного сигнала, при котором наступает ограничение. Для этого понемногу увеличивайте уровень регулятором громкости, повторяя каждый раз процедуру записи (пункт меню Sound-Record Again) и анализируя графики sign1.in.r и sign1.in.l. Как только появится видимое ограничение амплитуды (обычно при уровнях ~20 K), нужно немного уменьшить уровень сигнала. На этом процесс установки уровня можно считать законченным.

В оригинальной методике автор предлагает проверить теперь соответствие левого и правого каналов. Я это делал, но впоследствии оказалось, что их пришлось поменять местами. Так что лучше перейти сразу к калибровке программы по известным сопротивлениям - там «правый-левый» заодно и проверим.

Для начала убедитесь в том, что к тестовым клеммам (X4, X5) ничего не подключено. Затем откройте меню Option-Preferences и выберите там закладку Measurements. Установите Sample Rate в крайнее правое положение, а Sample Size - равным 8192. Громкость надо сделать равной 100. В дальнейшем при реальных измерениях для большей точности нужно устанавливать больший Sample Size. Правда, при этом возрастает размер файла. Точность можно повысить, уменьшив Sample Rate, - при этом снизится верхняя граничная частота измерений, но для сабвуферов это совершенно неважно.

Теперь надо проверить разбаланс каналов. Для этого выберите пункт Option - Calibrate-Channel Difference и нажмите кнопку Test. Дальнейшие действия подскажет программа. Результаты проверки будут находиться в разделе Measurement.Calib папки System (в окне проекта). Какие точно значения должны получаться, я не знаю, на практике разбаланс выходит порядка десятых долей (в безразмерных единицах), а уровень сигнала на выходе каждого из каналов при этом - в районе 20000 этих же единиц. Думаю, такое соотношение можно считать приемлемым.

Дальше - самое интересное. Мы будем измерять заведомо известные сопротивления. Войдите в пункт Options-Preferences и выберите закладку Impedance. В поле Reference resistor введите измеренную величину сопротивления между клеммами X2 и X4. В соседнее поле (Series resistor) можно ввести значение, например 0,2, программа потом сама подставит туда то, что сочтет нужным. Теперь нажмите кнопку Test. Установите переключатели «коробочки» в режим CAL1 и введите измеренное на клеммах значение эталонного сопротивления R2. (Вы его уже забыли? А я ведь советовал записать.) Нажимаем кнопку Next и повторяем то же самое, но в режиме CAL2. Кстати, советую при калибровке и измерениях постоянно следить за индикатором, который находится возле регулятора уровня. При появлении там «красных делений» я слегка уменьшаю уровень громкости. После этого нужно повторить калибровку. Поначалу процесс освоения длится долго, но через пару сеансов работы с программой все настройки нужно будет в основном контролировать. Это занимает всего несколько минут.

Итак, программа выдала, каковы, на ее взгляд, значения Reference и Series резисторов. Если отличия от введенных нами величин небольшие (например, 4,2 ома вместо 3,9) - все замечательно. Можно пройти для верности процесс еще разок и приступить к реальным измерениям. Если программа выдает явный бред (например, отрицательные значения) - значит, надо поменять местами правый и левый каналы в разъеме X6 и повторить настройку заново. После этого, как правило, все становится нормально, хотя у некоторых коллег наблюдалось устойчивое нежелание программы настраиваться. То ли звуковая карта какая-то не такая, то ли еще что - не знаю. О встретившихся сложностях и найденных путях их преодоления сообщайте, оформим в виде FAQ (чувствую - придется).

Вроде настроились. Можно начать пожинать плоды своего труда. Берем какой-нибудь конденсатор или катушку индуктивности, щелкаем тумблер в положение IMP, выбираем созданный ранее сигнал sign1, пункт меню Measure-Passive Component... Есть результат? Должен быть. Не знаю, кто как, а я испытываю какую-то первобытную радость, когда вижу, что программа сама распознала, что за компонент я подключил, и выдала его значение «в простой письменной форме».

Точность измерений пассивных компонентов, по скромным оценкам, составляет 10-15%. Для изготовления кроссоверов этого, на мой взгляд, вполне достаточно.

Теперь переходим к динамикам. Здесь все так же легко и просто. Создаем новый динамик (Resource-NewDriver), указываем ему имя, открываем (напоминаю, клавиша F2). Теперь изучаем меню Measure. В принципе программа (ее подсказка) советует получить импедансы динамика в свободном состоянии (Fre - Air), затем в закрытом ящике, ввести значение объема ящика в Properties этого динамика, а затем рассчитать параметры Тиэле - Смолла (для этого, открыв динамик, нужно войти в меню Driver Estimate Parameters). Тут, однако, я встретил еще один подводный камень, поскольку значение эквивалентного объема программа считать отказывается (остается значение по умолчанию, 1000 л). Не беда, из двух графиков импеданса берем значения резонансных частот Fs и Fc и считаем Vas вручную по известной формуле: V as =V b ((F c /F s) 2 -1). Кто-то уже, наверное, ворчит, дескать, вот еще, самому что-то считать приходится - советую вспомнить, сколько вычислений производится при полностью «ручном» методе определения параметров. Вообще-то я надеюсь, что в последующих версиях программы эта и другие досадные ошибки будут устранены.

Хочу надеяться, что описанный мной простой и недорогой инструмент облегчит труд творчески мыслящего установщика. Конечно, конкуренции «Брюль&Къеру» он не составит, но ведь и вложения требуются совсем небольшие.

Повторите - не пожалеете.
О. Леонов

Читательское голосование

Статью одобрил 21 читатель.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.