Сабвуферы

[Айболит]

ТЮНИНГ АВТОМОБИЛЕЙ - Сабвуферы

Сегодня полноценная звукопередача немыслима без низкочастотной составляющей акустического сигнала. Поэтому все чаще автомобилисты, неравнодушные к качеству звука в автомобиле, дополняют стереомагнитолу и пару колонок динамиками, расширяющими воспроизводимый звуковой диапазон в сторону нижнего предела. Поскольку сигнал в 20-150 Гц не оказывает практического влияния на стереоэффект, принято выделять его в один канал, который оформляют одним акустическим корпусом, упрощая тем самым схемное решение и сохраняя пространство салона автомобиля. А благодаря тому, что звук в области басовых частот распространяется, огибая препятствия, размещать сабвуферный корпус можно в любой свободной части автомобиля.

Акустический короб изготавливают по месту из разных материалов: фанеры, ДСП, пластика.
Акустическое оформление сабвуфера обычно включает: проектирование и расчет акустической системы для конкретного заказа, изготовление акустического корпуса и установку системы в автомобиль. Десятки схем корпусов для сабвуферов можно свести к нескольким основным типам, среди которых наиболее известны закрытые, фазоинверторные системы и системы с пассивными динамиками.

При конструировании сабвуферной системы обычно стремятся получить хорошую передаточную функцию, то есть хорошее соотношение создаваемого ею звукового давления и комплексного выходного сигнала. Передаточные функции трех упомянутых систем в принципе аналогичны передаточной функции фильтра верхних частот соответственно второго и четвертого порядка, с крутизной спада амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в сторону низких частот 12 дБ на октаву и 24 дБ на октаву, а итоговая АЧХ в области рабочих частот сабвуфера зависит от характеристик используемого динамика, применяемого фильтра-кроссовера, конструкции и материала корпуса, а также возможностей усилителя мощности.

Для детальной проработки конструктивного исполнения сегодня можно пользоваться специальными компьютерными программами расчета, закладывая на входе параметры сабвуфера и получая на выходе рекомендуемые характеристики корпуса акустической системы. Иногда для расчета некоторых объемных характеристик корпуса приходится пользоваться и "эквивалентами" - если изготовитель сабвуфера дает рекомендации относительно типов акустических корпусов и их объема, рассчитать собственный объем сабвуфера, то есть объем измещаемого им воздуха, в силу сложности его геометрии бывает непросто.

 

[krechet]

(ПРОДОЛЖЕНИЕ)

Акустический корпус - важнейший элемент всей сабвуферной системы. Он должен не только иметь оптимальный внутренний объем для размещения динамика и необходимых компонентов, но и обладать достаточной прочностью - не только механической, но и акустической. Дело в том, что сабвуфер динамического типа работает как помпа, уплотняя воздух перед диффузором и разряжая его с тыльной стороны в осевом направлении. При этом величины давлений с обеих сторон равны, но обращены по фазе, поэтому при отсутствии или недостаточной изоляции передней и задней поверхностей динамика будет иметь место акустическое короткое замыкание. Чтобы избежать его, необходимо обеспечить фазовый сдвиг акустического сигнала, излучаемого с тыльной стороны диффузора, например, на половину длины волны. Это достигается за счет установки звуковой панели-перегородки, чаще всего замкнутой в виде корпуса. Чем больше эта перегородка (или больше объем корпуса), тем теоретически ниже тональность сигнала, который не будет замкнут акустически. Если объем корпуса (то есть величина заключенной в нем воздушной массы) влияет на величину его резонансной частоты, то форма корпуса влияет прежде всего на образование стоячих волн в результате собственного резонанса корпуса, возникающего на той или иной частоте. Чтобы бороться с образованием стоячих волн, прибегают к смещению динамика от центра акустического корпуса. Наиболее неудачной считается при этом кубическая форма акустического корпуса с динамиком, расположенным на равном удалении от всех его стенок.

Конструкция корпуса во многом определяет акустические характеристики сабвуферной системы, хотя не менее важно то, какие материалы используются при его изготовлении. Сегодня ими могут быть: дерево, пластмассы, органическое стекло, керамика и т.д.

Системы закрытого типа обладают хорошими акустическими характеристиками при конструктивной простоте. Объем корпуса определяет пределы частотного диапазона, в котором установленный сабвуфер будет иметь оптимальные характеристики: если объем недостаточен для данного динамика, то давление внутри корпуса будет более высоким, чем снаружи, и наиболее низкие тона будут ослабляться. При дальнейшем уменьшении его объема потери низкочастотной составляющей будут возрастать, а более высокие тона, наоборот, подчеркиваться, усиливая "эффект бочки", вместо плотных и ясных басов. Поэтому при недостатке свободного пространства лучше использовать сабвуфер меньшего размера, например, 8-дюймовый, вместо того, чтобы максимально ограничивать корпус 10- или 15-дюймового динамика.

В поисках более эффективных схем акустического оформления низкочастотных динамиков уже десятилетия назад стали использовать корпуса с фазоинвертором и акустическими воздуховодами различного типа. Интерес к ним особенно возрос в последние годы, с развитием hi-fi аппаратуры благодаря тому, что они позволяют расширить диапазон воспроизводимых частот.

В фазоинверсных корпусах применяются цилиндрические или прямоугольные трубы, настраиваемые обычно на определенную частоту. Акустическое оформление сабвуфера с применением таких корпусов требует больших теоретических знаний и опыта, так как для получения хорошей передаточной функции приходиться согласовывать, например, такие факторы, как взаимное влияние сопротивлений излучения диффузора и трубы фазоинвертора через взаимно соколеблющуюся массу воздуха.

Ошибки, например, при расчетах добротности, а также конструировании и настройке фазоинвертора являются причиной того, что акустическая система "бубнит" или же бас "размазан". Даже если труба фазоинвертора настроена на необходимую частоту, она может стать источником нелинейных искажений, если, например, объемная скорость воздуха в ней превышает допустимую (она не должна превышать 5% от скорости звука) - в этом случае поток воздуха становится турбулентным. Чувствительность передаточной функции (звукового давления) фазоинверторной системы к расстройке частоты фазоинвертора очень высока, и после окончательной сборки может возникать необходимость точной подстройки.