Qualquer falante, na verdade, é um sistema oscilatório. Com base nisso, quase todos os cálculos dos parâmetros desses emissores de som são feitos. Uma das características mais importantes dos alto-falantes modernos é o fator de qualidade. Este parâmetro indica, em primeiro lugar, a qualidade dos dispositivos desta variedade.
Que recurso
Então, o fator de qualidade do alto-falante - qual é esse indicador? Focando nesta característica, pode-se, em primeiro lugar, determinar como os movimentos oscilatórios dos emissores de som são amortecidos. Acredita-se que este indicador não deve ser muito grande para as cabeças.
Se o fator de qualidade do alto-falante for alto e igual, por exemplo, a 2 ou 3, as vibrações nele continuarão mesmo depois que a força que as causou desaparecer. Isso, é claro, levará a uma diminuição na qualidade do som. Efeitos de ruído irritantes começarão a aparecer no alto-falante.
Quando o fator de qualidade é baixo (inferior a 1), as oscilações no dispositivo decaem muito rapidamente. Ou seja, a membrana em dinâmica apósimpacto agudo quase imediatamente chega a um estado estável. Como resultado, o aparelho produz um som mais limpo e agradável. Assim, os especialistas raramente pensam em como aumentar o fator de qualidade do alto-falante. Basicamente, ao projetar sistemas acústicos, os mestres tentam diminuir esse número.
Definição exata
O fator de qualidade do alto-falante - o que é, descobrimos em termos gerais. Mais precisamente, esta característica é um parâmetro que indica quantas vezes as reservas de energia no sistema oscilatório considerado excedem suas perdas quando a fase muda em 1 radiano. É assim que o fator de qualidade pode ser definido em termos de física.
Onde as reservas de energia estão concentradas na dinâmica
Quando um forte sinal senoidal é aplicado à cabeça, as reservas de energia serão concentradas principalmente nas molas esticadas, com oscilações amortecidas tendendo a retornar o DIV à posição central. DIV em alto-falantes modernos pode ter pesos diferentes. Assim, as molas no projeto do emissor de som são usadas com rigidez desigual. Ou seja, quanto mais pesado o alto-falante, mais reservas de energia ele tem.
Perda de potência do alto-falante
Dispositivos deste tipo são projetados principalmente para emitir som que é percebido pelo ouvido humano. A transmissão de tais vibrações para o ambiente é a perda de energia do alto-falante. No entanto, a eficiência dos alto-falantes modernos geralmente é muito baixa. Portanto, a transmissão de som representa apenas uma pequena parte do consumo do aparelho.energia. Normalmente, menos de 1% de todas as perdas ocorrem dessa maneira.
O custo das vibrações sonoras na dinâmica é o indicador mais importante. Afinal, é para a transmissão do som que tais dispositivos são projetados e fabricados. Mas ainda assim, muito mais perdas em tais equipamentos são puramente mecânicas. Muita energia nesses dispositivos é gasta em atrito:
- em suspensões;
- na lacuna magnética;
- sobre o ar, etc.
O maior consumo de energia dos alto-falantes está em seu motor. Dispositivos modernos desse tipo funcionam com base no princípio de pequenos geradores que criam bastante resistência.
Estoque para perda de ações
Assim, um alto-falante com molas suficientemente fortes e deslocamento pesado acumulará muita energia. Assim, sua quantidade no dispositivo excederá significativamente as perdas. Tal alto-falante pode ser considerado de alta qualidade. As oscilações nele decairão lentamente. Em um dispositivo leve com molas não particularmente potentes, menos energia é acumulada. Assim, o indicador da relação entre a energia disponível e consumida nele será pequeno. Esse alto-falante é considerado de baixa qualidade e, portanto, de melhor qualidade.
Desempenho elétrico e mecânico
O fator de qualidade dos alto-falantes pode ser calculado de várias maneiras. Em alguns casos, ao determinar esse parâmetro, apenas as perdas sonoras, bem como as perdas por atrito, são levadas em consideração. Usandode tal método de cálculo, uma figura mecânica de mérito é obtida.
Às vezes, apenas as taxas de fluxo para a resistência do motor do alto-falante são levadas em consideração nos cálculos. Esse fator de qualidade é chamado de elétrico. Este indicador na dinâmica costuma ter valores pequenos. Em qualquer caso, o fator de qualidade mecânica em emissores de som sempre supera o elétrico. Normalmente, tal indicador na dinâmica tem um valor maior que um.
Notação
Ao projetar sistemas acústicos e realizar vários tipos de cálculos, as seguintes designações são usadas:
- Qts - fator de qualidade total.
- Qms - fator de qualidade mecânica do alto-falante.
- Qes - elétrico.
Em qualquer caso, o fator de qualidade dos alto-falantes nas fórmulas é sempre denotado como Q.
Do que o indicador pode depender
Os alto-falantes modernos são considerados de melhor qualidade se tiverem um fator de qualidade geral (perda elétrica e mecânica) de aproximadamente 0,7 ou menos. No entanto, esse valor deve caracterizar o alto-falante, levando em consideração, entre outras coisas, seu design acústico. Deve-se ter em mente que este último sempre eleva o fator de qualidade da rede do dispositivo.
Por exemplo, muitas vezes o design acústico de um alto-falante é uma caixa fechada. Neste caso, a elasticidade do ar no espaço fechado é adicionada à elasticidade da mola. Ou seja, haverá mais reservas de energia em dinâmicas desenhadas desta forma. O fator de qualidade aumentará eao usar um inversor de fase, buzina, etc.
Assim, o design acústico deve sempre ser levado em consideração na escolha de um alto-falante. O fator de qualidade puro do dispositivo adquirido deve ser igual ou inferior a 0,7. Isso permitirá que você crie um sistema de alto-falantes com som de alta qualidade.
Acredita-se, por exemplo, que o fator de qualidade de um alto-falante para uma caixa fechada deve ser de aproximadamente 0,5-0,6. Isso requer números ainda menores, pois pode sobrecarregar muito os alto-falantes.
O que afeta o fator de qualidade do alto-falante
Influencia Q em sistemas acústicos principalmente na resposta de frequência e na resposta de impulso dos alto-falantes. Ou seja, este indicador determina em grande parte as características do som dos alto-falantes. Com um fator de qualidade de 0,5, por exemplo, a melhor resposta ao impulso pode ser alcançada. Com um indicador de 0,707, uma resposta de frequência uniforme é obtida. Também em:
- Q fator 0, 5-0, 6 alto-falantes produzem graves audiófilos;
- indicadores 0, 85-0, 9 baixo torna-se elástico e em relevo;
- de um fator de qualidade de 1, 0, uma “corcunda” com amplitude de 1,5 dB aparece no corte, percebida pelo ouvido humano como um som cortante.
À medida que o Q aumenta ainda mais, a “corcunda” no som aumenta e ruídos característicos de zumbido começam a emanar dos alto-falantes.
Teoria e prática
O que o fator de qualidade do alto-falante afeta, assimCompreensível. Como descobrimos, ao usar o design acústico, esse indicador deve ser bastante baixo. É assim que funciona na teoria. No entanto, na prática, alto-falantes de baixa qualidade são, infelizmente, bastante raros. Mesmo, por exemplo, ao usar um inversor de fase, que, como descobrimos, requer um indicador de 0,5-0,6, geralmente são usadas cabeças com um indicador acima de um.
Qualquer dispositivo emissor de som tem sua própria frequência de ressonância. E é através dele que as membranas, após sinais agudos, chegam a um estado de equilíbrio. Em muitos casos, com um fator de alta qualidade, o alto-falante nem prolongará ou terminará de tocar nenhuma nota. Quando a influência externa parar, ela simplesmente começará a zumbir desagradavelmente. É assim que os alto-falantes de computador baratos se comportam em uma determinada frequência, por exemplo.
O fator de baixa qualidade dos alto-falantes geralmente é muito bom para o sistema de alto-falantes. No entanto, em nosso tempo, infelizmente, mesmo dispositivos de transmissão de som relativamente caros podem ser de alta qualidade. Por exemplo, em equipamentos vendidos em uma loja a um preço de cerca de 5 a 6 mil rublos, os emissores de som geralmente são completamente inadequados para esse indicador. Eles geralmente têm muito alto.
Com tudo isso, alto-falantes caros com um fator de alta qualidade geralmente produzem um som de alta qualidade. O ponto aqui reside principalmente no fato de que esses dispositivos geralmente também têm uma frequência de ressonância bastante baixa. Sob esta condição, o ruído não é percebido particularmente bem.ouvido humano acusticamente treinado, não como uma "interferência" irritante, mas simplesmente como um som muito poderoso. Essa “sujeira” torna-se especialmente imperceptível ao ouvir música simples, por exemplo, música pop moderna. Ou seja, o zumbido neste caso passa pela frequência “correta”.
De que mais depende
O design tem, assim, uma grande influência no fator de qualidade do alto-falante. Além disso, este indicador para tais equipamentos depende de:
- O poder de seu motor. Quanto maior essa característica, menor o fator de qualidade da cabeça.
- Massas de movimento. Com um aumento neste indicador, os esforços do motor no dispositivo de transmissão de som tornam-se menos perceptíveis. As perdas por atrito aumentam como resultado. Como resultado de tudo isso, o fator de qualidade do aparelho aumenta.
- Diâmetro do fio. Caso os fios do alto-falante ofereçam uma grande resistência, o fator de qualidade elétrica do dispositivo aumentará. De fato, neste caso, a carga no alto-falante, que é uma espécie de gerador, diminui.
Como medir o fator de qualidade: fórmulas
Em casa, essa configuração de alto-falante é geralmente calculada usando um milivoltímetro CA simples. Além disso, para este procedimento, uma placa e um resistor de 1000 Ohms são preparados para estabilizar a corrente através do alto-falante. Além disso, ao usar esta técnica, você precisará de um gerador de software de um computador e um amplificador de potência (para fornecer um sinal ao alto-falante). O procedimento de medição do fator de qualidade com esse equipamento é realizado da seguinte forma:
- o falante está suspenso em estado livre, por exemplo, em alguma corda;
- reunindo o esquema.
Antes de montar o circuito, é construído um gráfico, onde a tensão em milivolts (100, 200, 300) é plotada ao longo do eixo y. Ao mesmo tempo, a frequência é indicada em x (10, 20, 30 … 140, etc.). Em seguida, eles montam um circuito onde o sinal do amplificador é alimentado ao resistor e depois vai para o alto-falante.
Próximo passo:
- inclua um milivoltímetro no circuito nos pontos a e c e ajuste a tensão para 10-20 V a uma frequência de 500-1000 hertz;
- conecte um voltímetro aos pontos em e c, ajustando o gerador, encontre a frequência em que os valores de volts são máximos (Fs);
- mude a frequência para cima em relação a Fs e encontre pontos onde as leituras do voltímetro são muito menores que Fs e constantes (Um).
Medindo a tensão em uma determinada frequência do alto-falante, construa o gráfico correspondente. O próximo passo é encontrar o valor médio entre a tensão mínima e a máxima. Neste caso, é utilizada a fórmula U1/2=√UmaxUmin. O valor resultante na forma de uma linha horizontal é transferido para o gráfico e os pontos de interseção com as linhas da razão F1 e F2 (com os indicadores de frequência correspondentes) são encontrados.
Em seguida, encontre o fator de qualidade acústica pela fórmula Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, onde Fs é o valor da frequência nas leituras máximas de milivoltímetros. Então você pode encontrar o fator de qualidade elétrica:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Depois disso, o fator de qualidade total do alto-falante é calculado:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
O próximo passo é construir um gráfico para o segundo falante e fazer os mesmos cálculos.
Quais outros parâmetros podem ser medidos
O que é - o fator de qualidade dos alto-falantes, descobrimos. Este indicador geralmente é determinado ao escolher o projeto mais adequado, projetando sistemas acústicos. No entanto, para que os alto-falantes transmitam posteriormente o som da mais alta qualidade, os cálculos neste caso devem ser feitos de acordo com alguns outros indicadores.
Ao escolher um projeto acústico, os chamados parâmetros Thiel-Small são sempre levados em consideração. Uma dessas características é justamente o fator qualidade, denotado, como descobrimos, Qts. Além disso, ao escolher o design acústico, indicadores do veículo como:
- frequência de ressonância Fs;
- Vas elasticidade da suspensão do alto-falante.
Além das três características principais, ao calcular o projeto de sistemas acústicos, os especialistas podem usar parâmetros como:
- área e diâmetro do difusor;
- indutância;
- sensibilidade;
- impedância;
- potência de pico;
- massa do sistema móvel;
- potência do motor;
- resistência mecânica;
- dureza relativa, etc.
Acredita-se que a maioria dosessas características podem ser facilmente medidas em casa com instrumentos de medição não particularmente sofisticados.
Frequência de ressonância
O alto-falante, como descobrimos, é um sistema oscilatório. Deixado a si mesmo, seu difusor oscila com certa frequência quando exposto a ele. Ou seja, ele se comporta da mesma maneira que uma corda depois de uma batida ou, por exemplo, um sino depois de uma batida.
Acredita-se que a frequência de ressonância pode ser:
- para cabeças de subwoofer não instaladas no gabinete - 20-50 Hz;
- Colunas Mitbass - 50-120Hz;
- tweeters - 1000-2000 Hz;
- difusor midrange - 100-200 Hz;
- domo - 400-800 Hz.
Você pode medir a frequência de ressonância de um alto-falante, por exemplo, direcionando um sinal de gerador de som através dele (conectando um resistor em série com ele) ou por qualquer outro método semelhante. Este indicador é determinado pela impedância de pico do dispositivo.
Vas score
Este parâmetro para alto-falantes pode ser medido por dois métodos:
- massa adicional;
- volume adicional.
No primeiro caso, as medições são feitas usando algum tipo de peso (10 gramas por polegada de diâmetro do difusor). Podem ser, por exemplo, pesos de balanças de farmácia ou moedas antigas, cuja denominação corresponde ao seu peso. O difusor é carregado com tais objetos e sua frequência é medida. Mais distantefaça os cálculos necessários usando as fórmulas.
Ao usar o método de volume adicional, o emissor de som é fixado hermeticamente em uma caixa de medição especial com um ímã externo. Em seguida, a frequência de ressonância é medida e os fatores de qualidade elétrica e mecânica do alto-falante, bem como o total, são calculados. Então, levando em consideração os dados obtidos, a fórmula determina Vas.
Acredita-se que quanto menor o Vas, ceteris paribus, o design mais compacto pode ser usado para o alto-falante. Normalmente pequenos valores deste parâmetro na mesma frequência de ressonância são o resultado de uma combinação de um sistema de movimento pesado e uma suspensão rígida.
Métodos para medir parâmetros adicionais
Como já mencionado, além das três principais características do veículo, outros indicadores podem ser utilizados no projeto de sistemas acústicos. Por exemplo, a resistência do enrolamento da cabeça à corrente contínua Re é medida em uma frequência próxima a 0 Hz ou simplesmente usando um ohmímetro.
A área do difusor Sd ou, como também é chamada de superfície radiante efetiva, coincide com a construtiva em baixas frequências. Este parâmetro é encontrado usando a fórmula simples Sd=nR2. Nesse caso, a metade da distância do meio da suspensão de borracha ao longo da largura de um lado ao meio do oposto é tomada como raio. Isso se deve principalmente ao fato de que metade da largura da suspensão também é uma superfície radiante.
O que você precisa saber
Medir corretamente os parâmetros do veículo, incluindo o fator de qualidade, ao projetar sistemas acústicos é muito importante. Evitargrandes erros, o alto-falante deve ser “esticado” antes de fazer medições. O fato é que para dispositivos deste tipo que são novos ou não são usados há algum tempo, os parâmetros do veículo podem diferir significativamente dos indicadores utilizados antes do início dos cálculos do equipamento.
Você pode "amassar" os alto-falantes antes das medições, por exemplo, com sinais senoidais, apenas música, ruído branco e rosa, discos de teste. Ao mesmo tempo, o procedimento para tal preparação do dispositivo deve, segundo os especialistas, por pelo menos um dia.
Tipos de design acústico
Os tipos de caixas acústicas mais populares no momento são as caixas fechadas e os reflexos graves. O primeiro tipo de design é considerado o mais simples. Estruturalmente, uma caixa fechada é uma caixa de 6 paredes. As vantagens de tal design são, em primeiro lugar, compacidade, facilidade de montagem, boas características impulsivas, graves rápidos e claros. A desvantagem das caixas fechadas é considerada um baixo nível de eficiência. Este design não é adequado para criar alta pressão sonora. As caixas fechadas geralmente são usadas para ouvir jazz, rock, música de clube.
Os inversores de fase são um tipo de projeto bastante complexo. Geralmente são feitos de plástico. Ao mesmo tempo, os inversores de fase têm alta eficiência e também permitem que o alto-falante esfrie rapidamente. Além disso, este design pode ser facilmente reconfigurado, se necessário.
Às vezes uma aberturaprojeto acústico. Neste caso, a parede traseira da superfície emissora de som do difusor não é separada da frente. Na maioria das vezes, uma caixa aberta é uma caixa que não tem parede traseira (ou tem muitos buracos).
Design de chifre para cabeças é mais frequentemente usado em combinação com outros tipos. No entanto, em alguns casos, esses designs podem ser 100% originais. Tais sistemas são usados, por exemplo, para alto-falantes de Q baixo. O design acústico deste tipo tem muitas vantagens. Sua principal vantagem é o alto volume. Ao mesmo tempo, as desvantagens deste design incluem a impossibilidade de obter uma resposta de frequência uniforme, baixo volume de som, etc.
Qualidade e design do alto-falante
Acredita-se que cabeçotes com Fs / Qts>50 devem ser usados em casos fechados, Fs / Qts>85 - com inversores de fase, Fs / Qts>105 - com ressonadores passa-banda, Fs / Qts>30 - com telas e caixas abertas.
Você pode escolher o design acústico dos alto-falantes, como já mencionado, e simplesmente pelo seu fator de qualidade. Por exemplo, cabeças com Qts> 1, 2 são mais usadas para caixas abertas. O fator de qualidade ideal para eles é 2, 4. Alto-falantes com Qts<0, 8-1, 0 são projetados para caixas fechadas. Nesse caso, o indicador ideal, como descobrimos anteriormente, é 0,5-0,6.
O fator de qualidade dos alto-falantes para um inversor de fase deve ser: Qts<0, 6. O ideal neste caso será 0,4. Dispositivos com Qts<0.4 são adequados parabocais.
Como alterar o fator de qualidade, reduzir ou aumentar
Às vezes, para que o equipamento de transmissão de som funcione melhor, esse parâmetro precisa ser aumentado ou diminuído. Muitas vezes, os mestres, por exemplo, estão interessados em como reduzir o fator de qualidade de um alto-falante. Esta tarefa pode realmente ser muito difícil. Para reduzir o fator de qualidade do alto-falante, geralmente é necessário alterar radicalmente seu motor. E isso, claro, é um procedimento bastante complicado e na maioria dos casos não muito justificado.
Alguns especialistas observam o fato de que você pode reduzir o fator de qualidade dos alto-falantes colando um ímã. No entanto, neste caso, seu indicador mudará não mais que 5-10%. Além disso, este método só é adequado quando o próprio ímã do alto-falante é muito fraco.
Além disso, a resposta para a questão de como diminuir o fator de qualidade do alto-falante, pode haver outras tecnologias. Por exemplo, isso pode ser feito por:
- usando ressonadores;
- impregnação do difusor;
- cortar setores, por exemplo, de acordo com o método Ephrussi.
A resposta para a questão de como aumentar o fator de qualidade do alto-falante é bastante simples. Para fazer isso, como já descobrimos acima, geralmente você só precisa aumentar a massa do movimento do dispositivo.
