Чутливість - основи акустики

З усіх характеристик динаміків і акустичних систем поняття «чутливість», мабуть, найцікавіше і привабливе (в цьому воно змагається з характеристикою потужності). Так і хочеться, щоб це поняття мало пряму залежність до якості динаміка, тобто чим більше цей параметр, тим краще звучить динамік. Адже, акустична система - це пристрій для відтворення музики, а її якість, часто визначається тільки суб'єктивним чином, і чутливість - від слова відчувати, добре відчуває, підсвідомо, зливається зі словом якість. Однак, ми знаємо, що це так і не так.

Перш за все, це поняття - чисто технічне, що відбиває ККД динаміка. Згідно ГОСТ 16122-78 характеристична чутливість акустичної системи - відношення середнього звукового тиску, що розвивається АС в заданому діапазоні частот (зазвичай 100 ... 8000 Гц) на робочій осі, наведене до відстані 1 м і електричної потужності 1 Вт.

Звичайно, якщо ми маємо динамік з більш високою чутливістю, то підводячи 1 Вт ми отримаємо більше звуковий тиск, ніж від динаміка з низькою чутливістю, менше нелінійних спотворень і, напевно, більш високу якість звучання. Однак, варто задуматися як отримана ця чутливість?

Ми маємо кілька способів легального (реального) і нелегального (маркетингового) способів підвищення чутливості.

Реальні способи боротьби за чутливість.

Акустичні системи з великою кількістю динаміків.

При підключенні декількох динаміків (акустичних систем) паралельно (послідовно) зростає рівень гучності (зростає і потужність). Застосовується, для систем озвучування і в зв'язку з неоднаковістю характеристик широкосмугових динаміків якість звучання залишається низьким.

Часто спосіб використовується в акустичних системах, де застосовується 2 або більше низькочастотних динаміків на один високочастотний. У цьому випадку основна проблема - особливості характеристики спрямованості такої системи.

Підвищення чутливості систем з одним динаміком.

Динамік, акустична система є електро-механо-акустичним перетворювачем і, як наслідок, є можливість підвищувати ККД системи на кожному з етапів цього перетворення.

Коефіцієнт електро-механічного зв'язку (BL) динаміка.

Перший етап - електро-механічне перетворення. Для цього введено коефіцієнт «BL». Він залежить від «B» - індукції в зазорі і «L» - довжини провідників в цьому зазорі (або ту кількість провідників, на яких діє магнітне поле). «B» можна збільшувати підвищуючи обсяг і силу магнітів, зменшуючи магнітний зазор як по висоті, так і по ширині. «L» - збільшуючи діаметр котушки і кількість витків по висоті в зазорі. Якщо збільшувати значення «BL», без зміни інших характеристик динаміка то буде рости чутливість в області вище основного резонансу динаміка, а низькочастотні можливості залишаться без змін.

Маса рухомої системи.

При зменшенні маси рухомої системи ми можемо створювати тиск більше, ніж з більшою масою. Це покращує в імпульсні і перехідних характеристики, але знижує міцність (потужність), жорсткість (можуть підвищуватися нелінійні спотворення) і потребують застосування нових матеріалів і технологій. Отримання низьких частот, особливо глибоких вимагає великих зусиль.

Площа випромінювання.

Збільшення площі дифузора веде до зростання рівня чутливості, але виникають проблеми з відтворенням високих частот і міцністю конструкції.

Акустична трансформація. Рупор.

Цей спосіб дозволяє отримати низькі частоти від невеликого і легкого динаміка за рахунок узгодження його з навколишнім середовищем. Вимагає дуже великих зусиль в плані будівництва корпусів. Самий грамотний, але і найдорожчий спосіб.

Якісно спроектовані акустичні системи з реально високою чутливістю використовують чотири останні способу, а іноді і перший. Як показано, це вимагають витрати великих коштів, підвищення собівартості системи і збільшення її габаритів, однак, можна зробити простіше.

Нелегальний спосіб.

Нагадаємо, що чутливість вимірюють на осі, на відстані 1 метр при підведенні 1 Вт потужності. Як отримати цей 1 Вт?

Для цього треба визначитися з номінальним опором. Воно вибирається з ряду 2, 4, (6), 8, 16, 25 і 50 Ом. Так як динамік являє собою комплексне опір зі складною залежністю модуля повного електричного опору від частоти, визначення цього опору підкоряється закону. Наприклад, це записано в ГОСТ 9010-84 «Обмірюване мінімальне значення модуля повного електричного опору в діапазоні, що лежить вище частоти основного резонансу, не повинно відрізнятися від номінального електричного опору більш ніж на мінус 20%». Таким чином, значення модуля повного електричного опору 4-х омной системи не може бути менше 3.2 Ома, а 8-ми омной - 6.4 Ома і т.д.

Тоді, згідно із законом Ома для вимірювання динаміка з номінальним опором 4 Ома ми повинні підвести до нього 2 Вольта (корінь з 4), 8 Ом - 2.82В, а для 16 Ом - 4 В.

У західних описах і паспортах часто зустрічається графа «чутливість», з характеристикою 1м / 2.8В, в поєднанні з «опором», наприклад, 6 Ом. При вимірі виявляється, що мінімальний опір такого виробу 3.4 Ома. Значить система виявляється реально 4 омная, а ми подаємо на неї 2 Вт (Згідно із законом Ома 2.8В2 / 4 = 2Вт) і отримуємо приріст чутливості 3 дБ. Додатково до цього, частотна характеристика, особливо динаміків окремо має області провалів і підйомів, що дозволяє зафіксувати чутливість саме в області цього підйому. Не кажучи вже про можливість простий приписки. В результаті ми легко отримуємо приріст значення чутливості 4-8 дБ.

Проведення вимірювання акустичних систем західних виробників, в тому числі і іменитих, на жаль, показав, що дана практика є звичайною і застосовується, за рідкісним винятком, повсюдно.

Але чого це робиться?

Вся справа в низьких частотах, тому що рівень низьких частот при вказівці частотного діапазону в паспорті, і при прослуховуванні відраховується саме від середнього рівня звукового тиску - чутливості і, отже, системи з реальною низькою чутливістю мають виграш в кількості і глибині низьких частот. А отримати при певному розмірі динаміків і акустичних систем глибокі низькі частоти та високу чутливість дуже непросто. Адже не можна ж у паспорті написати чутливість 80дБ, її ж ніхто не купить! Значно простіше написати нормальний рівень чутливості і при прослуховуванні надати клієнту могутній бас.

Цей текст написаний не для того, щоб звинуватити когось у фальсифікації, а для того щоб надати споживачеві більш повну інформацію.