четвертьволновой резонатор

Тут представлена ​​теорія. Пізніше буде сам короб. А ще пізніше сам "запив короб ЧВ).
Основні переваги ЧВ є:
- низький рівень групових затримок, точність опрацювання баса і детальність;
- плавний і широкий діапазон відтворюваних частот, при правильному підході ЧВ легко відпрацьовує як верхній бас, так і найнижчий;
- високий ККД, з однаковою потужності Ви отримуєте віддачу, в середньому на 20-40% перевищує фазоінвертори або Бандпасс, і на 150-300% закритий ящик
недоліки:
- займає чималу частину багажника, якщо не його весь;
- досить вимогливий до вибору динаміка, слабкі магнітні системи, низька величина лінійного ходу і важка рухлива частина - все це не для ЧВ, втім, серед сабвуферів DD такого Ви і не зустрінете;
- протипоказаний до використання з потужностями, в 2 і більше разів перевищують номінальну потужність сабвуфера.
Класичний четвертьволновой резонатор являє собою тунель певної довжини і певної площі перетину, і все. Він дивно проста під час розрахунків і при наявності вільного простору, простий і в виготовленні.
На малюнку зображений тунель з круглим перетином, але на практиці в переважній більшості випадків використовується квадратний перетин тієї ж площі.

Розраховується ЧВ наступним чином. Площа перетину тунелю залежить від калібру сабвуфера, розраховується за такою формулою. Sтуннеля = 1,5 * (3,14 * ((Dсабвуфера / 2) ^ 2)). Простіше кажучи, площа перетину тунелю дорівнює півтори площі сабвуфера.
Довжина тунелю визначає параметри ЧВ. Використовується ось така проста формула: Lтуннеля = (343 / Fb) / 4, де Fb - бажана частота настройки, результат в метрах.
Приклад розрахунку ЧВ, налаштованого на 40Гц, для сабвуфера калібром 12 "(30см). Sтуннеля = 1,5 * (3,14 * ((25/2) ^ 2)) = 735см2кв.см.где 25-середня корисна площа дифузора для 12 дюймів Lтуннеля = (343/40) / 4 = 2,14метра.Для того, щоб вмістити тунель такої довжини в багажник, його необхідно згорнути.

Для тих, кому якість звучання особливо важливо, рекомендується використовувати звужується згорнутий ЧВ. Він набагато складніше у виготовленні і більше в обсязі, але результат безумовно вражаючий - бас унікально швидкий, точний і глибокий. Різниця з класичним ЧВ полягає в тому, що тунель плавно звужується від 3 площ НЧ динаміка на початку до 1.5 на виході в кінці.

Напевно після попередніх розрахунків всіх Вас турбує ось таке питання: "габарити корпусу виходять занадто великими для бажаної настройки, що буде якщо зменшити площу перетину?" Відповідь на це питання проста - при зменшенні площі перетину аж до 0.75 площі НЧ динаміка поступово зникають і всі переваги ЧВ. На ще менших площах перетину тунелю з'являються неприємні струменеві шуми. При площі тунелю менше 0.5, струменеві шуми ймовірно на слух будуть голосніше баса.
Площа тунелю:
1,5 Sd оптимально для музики і спорту. Все що менше - гірше віддача, але краще звук. Все що більше - краще віддача і більш горбата АЧХ. З дуже великою площею ризик механічного пошкодження динаміка вище.
Різниця між ЧВ і ФМ:
ЧВ це простий хвилевід, в ньому динамік качає хвилю, хвилевід її проводить, затримуючи за часом, тим самим зрушуючи фазу на 90 градусів (1/4 хвилі це 90 градусів). Спад нижче частоти настройки 6dB на октаву. З налаштуванням 40Гц (яка вважається самою універсальною), ЧВ відіграє і нижче 30Гц. На частоті настройки імпеданс максимальний.
ФМ це резонатор, в ньому динамік не створює ніякої хвилі, динамік просто стискає повітря в камері (горезвісний обсяг). В ФМ відбувається розворот фази (між тильною і фронтальною частиною сабвуфера) на 180 градусів. Спад нижче частоти настройки 24dВ октаву. Нижче настройки, ФМ практично не грає. На частоті настройки імпеданс мінімальний.
Додатковими перевагами чвертьхвильових резонаторів перед класичним ФМ є ламінарним потоку повітря на виході порту резонатора і трохи його швидкості в каналі, що в сумі з більшою щодо класичних ФМ портів площею випромінювання дає повну відсутність турбулентних призвуків на будь-яких рівнях гучності і на порядок менший, так званий, room-gain - різке збільшення амплітуди випромінюваного АС звуку на частотах, що збігаються з основним геометричним резонансом приміщення.
Площа і довжина тунелю:
Площа перетину тунелю залежить від калібру сабвуфера. Простіше кажучи, площа перетину тунелю дорівнює півтори площі сабвуфера. Наприклад ефективна площа 12 дюймового сабвуфера в середньому дорівнює 500 кв. см. Відповідно множимо на 1,5 і отримуємо площа порту 750 кв. см

4 "- 100 кв.см
5 "- 125 кв.см
6 "- 200 кв.см
8 "- 300 кв.см
10 "- 500 кв.см
12 "- 750 кв.см
15 "- 1000 кв.см
18 "- 1600 кв.см

Слід при проектуванні враховувати ось ще якісь нюанси:
1.Нікогда не потрібно намагатися налаштувати будь-який резонатор, будь то ЧВ або простий ФМ на частоту нижче частоти резонансу динаміка. Призведе це до різкого зниження віддачі, втрати демпфірування і можливого руйнування динаміка на великих потужностях, прикладів того-маса.
2. ЧВ є за своєю суттю гребінчастим фільтром, він підсилює частоти на 1/4, 3/4, 5/4 і так далі і послаблює частоти на 2/4, 4/4, 6/4 довжин хвилі, на яку був розрахований дуже сильно, як правило, виражений резонанс другий моди, тобто 3/4 довжини волни.Для того, щоб компенсувати цей ефект, динамік ставиться не в самий початок труби. а в бічну стінку труби на відстані 1/3 довжини від початку труби.За рахунок цього зміщення в трубі утворюється додаткова стояча хвиля яка нівелює цей викид на АЧХ, зводячи нерівномірність АЧХ на цій ділянці до 1-2 дБ.
3. Не слід застосовувати в даному оформленні динаміки з добротністю вище 0.5 для калібру 12 ", для 18" потрібна буде добротність не вище 0.4
Заокруглення кутів:
Перше і головне оману. Повороти обов'язково потрібно округляти. Це не зовсім так, заокруглення впливають на характер баса і підсумкову настройку корпусу (про це трохи нижче). Без заокруглень бас м'якше і трохи розмазаний. Треки з низькими піками гратимуть краще і глибше. З скругленнями бас стає точним і швидким, під більш швидку музику скруглять обов'язково.
Друге про що багато хто не замислюються. Заокруглення зменшать довжину тунелю і відповідно настройка підвищиться. На скільки, залежить від кількості округленим поворотів. Зазвичай це 2-3 Гц

Крім ЧВ постійного перетину, є ще 2 види, а саме, що розширюється і сужающійся.Разлічія при розрахунках будуть проявлятися в довжині і розмірах тунелів і коробів відповідно.
Звужується, розширюється і ЧВ з постійним перетином:
Самий універсальний це звичайно ж лабіринт з постійним перетином, з розрахунком якого проблем не виникає. ЧВ на звуження є тунель плавно звужується від 3х площ динаміка, на початку, до 1,5 на виході. При тій же налаштування, буде коротше лабіринту, з постійним перетином. Вважається наймузичнішим. Має мінімальні затримки, високу точність і опрацювання баса. Єдині мінуси, складніше в розрахунку і займе більше місця. ЧВ з розширюється тунелем має максимальний ККД, але якість баса помітно гірше. Використовується в основному в СПЛ системах.

Так само при виборі параметрів головки коштувати мати на увазі, що лабіринт з огляду на принципу своєї роботи не створює збільшення значення частоти власного резонансу головки при установці в нього, як відбувається у всіх компресійних типах АТ, тому що не дивлячись на непогане демпфірування дифузора поблизу частоти настроювання він не створює додаткового пружного опору для рухомої системи динаміка. Частота власного резонансу динаміка при установці в лабіринт не збільшується, а знижується, з огляду на приєднання до неї маси повітря знаходиться в каналі. Коефіцієнт зниження залежить від конкретної реалізації резонатора і поєднання його параметрів з параметрами головки і може досягати 1,5 раз.
Виходячи з практики, як деякого орієнтиру в виборі резонансу динаміка і нижньої відтворюється частоти для створення лабіринтовою АС з гарною ефективністю відповідно до номінальним розміром динамічних головок можна порекомендувати такі крайні значення власного резонансу рухомої системи в порожній частині, Fs:

До 5 "- 60Гц і вище
6-8 "- 40-60Гц
10-12 "- 25-35Гц
15-18 "- 20-30Гц

Використовувати динаміки і проектувати АС, з резонансними частотами нижче зазначених можна. Платою за це буде зниження ефективності і енергоємності таких АС. У певних випадках це може бути виправдано, але має робитися виключно усвідомлено і з розумінням кількісних значень такого розміну.
Використовувати динаміки і проектувати АС з резонансними частотами вище зазначених також можна. Це будуть АС підвищеної ефективності, з хорошими імпульсними характеристиками і підвищеною динамікою. Складнощі можуть виникати з геометричною реалізацією відносно великій площі перетину каналу при його відносно малої осьової довжині, що може спричинити за собою застосування нестандартних методів згортання, аж до нездійсненності.
Не варто налаштовувати ЧВ занадто низько. Під час налаштування 40Гц будуть відтворюватися і 20Гц зі спадом 6-8 Дб приблизно, якщо машина без дірок то передавальна АЧХ салону цей спад вирівняє і якщо не накладати більше кіловата то музику можна буде слухати навіть дуже чудово.

Чому вважається, що в ЧВ легко укласти дин?
ЧВ жорстокий не по відношенню до динам а по відношенню до мозку чоловіків, в ЧВ рвуть динаміки не тому що він слабо демпфує, демпфіровать він може не гірше ФМ, а нижче настройки - краще ФМ! Рвуть динаміки в ЧВ бо він грає нижче настройки! а ФМ не грає. Тобто якщо на ФМ подавати мощі багато без сабсонік - він пердить і тріпається страшно, баса немає, зате чути пердеж і хлопки і стукіт динаміка - страшно і ти вимикаєш, робиш тихіше, сабсонік підрізав ... а в ЧВ ти навалюється мощі без сабсонік, а він басить, круто басить! Навалюється ще - і він голосніше басить! і так до тих пір, поки динамік шайби не розтягне до межі, а спотворень, що виникають при цьому, ти не вловиш, тому що вони тонуть в низах. Практично будь-яка нормальна динамік можна трахнути кіловатніком без оформлення на частоті резонансу і він не помре і не пошкодиться за ці пару секунд, але якщо так перевантажувати зрушення в перебігу тривалого часу - то раніше чи трохи пізніше БУДЬ дин порветься.
Насправді порвуться ВЗАГАЛІ все динаміки, просто ті, які використовуються в межах допустимого ходу порвуться через тридцять років, а ті, які використовуються весь час з позамежним ходом - спасибі, якщо сезон відіграють.

А як за допомогою ЧВ можна міняти АЧХ?
Безліч способів! Форма лабіринту - розширюється він, або звужується, або прямий - це впливає на добротність резонансів, розташування динаміка по довжині ЧВ впливає на добротність головного резонансу, може породжувати відсутні, більш високі по частоті, резонанси, і тиснути непотрібні. розміщення геометрія згинів і розміщення звукопоглотітеля теж дуже сильно впливає, наприклад конкретно в цьому ящику складно не помітити, що за фактом один з згинів не має згладжування, замість згладжування там синтепон. Суть в тому, що на будь-якій частоті завжди існують зони, де швидкість повітря максимальна, і де мінімальна, і при різній частоті розташовуються вони на різній відстані від початку лабіринту, при частоті, рівній частоті настройки ЧВ швидкість максимальна на виході лабіринту, а при частоті вдвічі більше (полуволновой резонанс) швидкість максимальної буде рівно посередині лабіринту, і якщо ми хочемо знизити добротність саме цього резонансу, то ми можемо створити опір хвилі, яке найефективніше буде діяти при розміщенні пог отітеля в зоні, де швидкість хвилі максимальна для даної частоти, а на частотах нижче ці особливості геометрії і заповнення ящика впливати будуть менше.
Правильний ЧВ може бути лине, може мати потрібний нахил АЧХ. Можливості, які є у ЧВ дозволяють зневажливо ставитися до ТЗ параметрам динаміка - які б вони не були практично завжди можливо отримати від динаміка такий звук, який потрібно, заплативши за це складністю і габаритами.
Як тільки не витончується народ при проектуванні ЧВ. Поширена установка динаміка в порту. Робиться це для того, щоб дин не перевищував хід, тобто розташовуючи динамік в порту, ми тим самим навантажуємо його, що не дає йому перевищити хід.
Але тут з'явилися питання: "А чи не буде глушити динамік сам себе?"
На рахунок "глушить сам себе" - фраза не має сенсу взагалі ніякого. боковина знімною зроблена тільки для того, щоб динамік встановлювати, а взагалі це просто одна з секцій лабіринту і сам себе лабіринт "глушити" не може від того, що у нього є додаткові 40 см потрібної за розрахунком довжини. А якщо вас бентежить динамік, що виходить в розкривши - дарма, бо на частоті настройки, там де швидкість на виході максимальна, динамік навантажений з тильного боку лабіринтом і хід у дифузора дуже маленький - в районі частоти настройки в принципі пофіг де встановлений динамік щодо вихлопу , хоч з боку, хоч ззаду, хоч зверху, хоч взагалі в закриту камеру замурований. А на частотах вище і нижче настройки ЧВ продовжує підсумувати тиск з фронту і тилу, але таких сильних резонансних явищ, як на частоті настройки, не виникає і тому динамік має більший хід, і чим вище Qts, тим сильніше його базікає, і ось як раз щоб додатково демпфіровать динамік він і виведений в вихлоп лабіринту, щоб навантажити його не за рахунок звуження площі лабіринту, а про повітря на виході. Мінус в цьому рішенні - посилення половинчастого резонансу, тобто там, де половина довжини хвилі вміщається в лабіринт - на цій частоті всередині труби виникає резонанс, але тепер уже в фазі з коливаннями динаміка - добротність системи тут різко зростає і динамік ковбасить взагалі моторошно! Набагато простіше порвати динамік в ЧВ на частоті вдвічі більшої частоти настройки, ніж на частоті трохи нижче настройки або трохи вище. Щоб придушити цей резонанс, розгойдуватися динамік на половині довжини лабіринту я постарався створити гальмо для хвилі - це, самий не згладжений поворот на 90 градусів, і синтепон, в цьому повороті розміщений.
Тепер все той же, тільки на пальцях, тобто саме найголовніше, хоча там все основне, але тим не менше:
1) В розширюється ЧВ дин погано демпфує.
2) 1.5Sd-мінімальна площа порту
3) ЧВ не налаштовується нижче резонансної частоти динаміка
4) ЧВ підсилює частоти 1 / 4,3 / 4,5 / 4 і послаблює 2 / 4,4 / 4,6 / 4
5) Зсув на 1/3 довжини порту від закритого кінця зменшує 2-ю моду 3F і АЧХ вирівнюється на 1-2Дб
6) Добротність для 12 "-<или = 0,5,для 18"- <или = 0,4.
7) Рекомендована Fs: до 5 "-> 60Гц, 6-8" -40-60Гц, 10-12 "-25-35Гц, 15-18" -20-30Гц
8) ЧВ-хитає хвилю, а ФМ-стискає повітря
9) Для тиску-динамік зміщують до початку лабіринту, для музики-ближче до виходу
10) Під час налаштування 37Гц захоплення низів почнеться, приблизно, з 27Гц
11) Імпеданс в ЧВ на частоті настройки максимальний, вище і нижче зменшується
12) Сужающийся на музику, що розширюється на тиск
13) Динаміки можна навантажувати, на відміну від порту
14) Мінімальна вільний простір від виходу порту рекомендується не менше 20-30см
15) 37-40Гц оптимальна настройка для меломанів, для тих, хто любить тисняву, нижче.
16) Зміщення динаміка щодо закритого кінця на Ваш розсуд
17) Скруглення поворотів теж на ваш розсуд, при їх наявності-бас швидше і чіткіше, при їх відсутності більш розмитий, взагалі можна округляти лише один поворот.
18) Сабснонік на підсилювачі потрібно налаштовувати менше настройки на мінімум 5 Гц
19) При розташуванні динаміка в порту зменшується його хід, тому що навантажений протилежною стіною.
20) Динамік підбирають по добротності і максимальному ходу дифузора, добротність в меншу сторону, а хід у велику
21) На виході порту швидкість повітря максимальна
22) При низькій настройці, рекомендується трохи звузити вихід, для навантаження динаміка