Технический форум
Вернуться   Технический форум > Дневники > yarishNEW


Оценить эту запись

Измерение параметров Тиля-Смолла

Запись от yarishNEW размещена 29.09.2014 в 13:43

Инфо, чтобы потом не рыскать в поисках

Цитата:
Сообщение от WOLF Project Посмотреть сообщение
Не раз приходилось на вопрос "А как измерять параметры ТС?" отправлять людей в гугл, или сторонние порталы, и наконец, мне это надоело... В общем в данном топе хочу привести 2 способа измерения ТС. Оговорюсь сразу, материал взят на просторах интернета. Но на мой взгляд оба способа вполне рабочие и точны.

И так, перед измерением параметров динамик необходимо "размять". Дело в том, что у неработающего определенное время динамика или у нового динамика параметры будут отличаться, от тех которые мы измерим после того как динамик отыграет определенное время и будет регулярно работать. Поэтому смысл размятия динамика и заключается в получении достоверных параметров измерений.

Самыми основными параметрами, по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (корпус, ящик) являются:
Резонансная частота динамика Fs (Герц)
Эквивалентный объем Vas (литров или кубических футов)
Полная добротность Qts
Сопротивление постоянному току Re (Ом)

Для более серьезного подхода понадобится еще знать:
Механическую добротность Qms
Электрическую добротность Qes
Площадь диффузора Sd (м2) или его диаметр D (см)
Чувствительность SPL (dB)
Индуктивность Le (Генри)
Импеданс Z (Ом)
Пиковую мощность Pe (Ватт)
Массу подвижной системы Mms (г)
Относительную жесткость Cms (метров/ньютон)
Механическое сопротивление Rms (кг/сек)
Двигательную мощность BL

Измерение резонансной частоты Fs, добротности динамика Qts и ее составляющих электрической и механической добротности Qes, Qms:

Метод 1

Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование:
Вольтметр
Генератор сигналов звуковой частоты (это можно сделать при помощи компьютера и программного генератора ЗЧ)
Частотомер
Мощный (не менее 2 ватт) резистор сопротивлением 1000 ом
Точный (+- 1%) резистор сопротивлением 10 ом
Провода, зажимы и прочая паяльная утварь

Конечно, в этом списке возможны изменения. Например, большинство генераторов имеют собственную шкалу частоты и частотомер не является в таком случае необходимостью. Вместо генератора можно также использовать звуковую плату компьютера и соответствующее программное обеспечение (программный ГЗЧ), способное генерировать синусоидальные сигналы от 0 до 200Гц требуемой мощности.

Собираем конструкцию вот по этой схеме:

Вложение 139834

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.

Внимание! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора (усилителя) НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений!

Определение Fs и Rmax:

Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве, обычно его подвешивают (обычно на люстре) подальше от стен и различныз предметов. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно увеличивайте частоту генератора, начиная примерно с 20Гц, 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.

Определение Qms, Qes и Qts:

Эти параметры определяются по следующим формулам:

Вложение 139835

Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров Ro, Rx и измерение неизвестных нам ранее частот F1 и F2. 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:

Вложение 139836

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно.

Определение сопротивление обмотки головки постоянному току Re:

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.

Метод 2

Схема измерений такая же как и в первом методе, элементы то же такие же: резистор на 1кОм и - генератор, либо генератор звуковой частоты способный выдавать напряжение 10-20В, либо сочетание генератор-усилитель, удовлетворяющее тому же требованию.

Вложение 139844

Размещаем динамик вдали от стен, потолка и пола (часто рекомендуют подвешивать). Подключаем вольтметр к точкам А и С (т.е. к выходу усилителя), и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц.
Подключаем вольтметр к точкам В и С (т.е. непосредственно к контактам динамика) и изменяя частоту генератора находим частоту, на которой показания вольтметра максимальны.
Это и есть частота собственного резонанса динамика Fs. Записываем Fs и Us-показания вольтметра.

Изменяя частоту вверх относительно Fs, находим частоты, на которых показания вольтметра постоянны и значительно меньше Us (при дальнейшем повышении частоты напряжение опять начнет увеличиваться, пропорционально увеличению импеданса динамика). Запишем это значение, Um.

График импеданса динамика в свободном пространстве и в закрытом ящике выглядит приблизительно так:

Вложение 139845

Вычисляем напряжение U12 по формуле:

Вложение 139846

Изменяя частоту, добиваемся показаний на вольтметре соответствующие напряжению U12 находим частоты F1 и F2.

Вычисляем Акустическую или механическую добротность по формуле:

Вложение 139847

Электрическую добротность:

Вложение 139848

И, на конец, полную добротность:

Вложение 139849

Измерения эквивалентного объема Vas

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.

Определение эквивалентного объема 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 Fs. 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 (1 дюйм равен 2,54 см). Я советую всё же использовать не монеты, ибо к примеру на 100грамм понадобится аж 20штук 5-копеечных монет! А это согласитесь не очень удобно, по этому желательно использовать обычный пластилин, необходимый вес которого подгоняется при помощи аптечных весов.

Итак эквивалентный объем вычисляется по формуле:

Вложение 139850

где: Sd - эффективная излучающая поверхность диффузора, м2;

Cms - относительная жесткость

Излучающая поверхность диффузора для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

Вложение 139851

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.

Рассчитываем относительную жесткость Cms на основе полученных результатов по формуле:

Вложение 139852м/Н (метров/Ньютон)

где М - масса добавленных грузиков в килограммах.

Определение эквивалентного объема методом добавочного объема:

Для определения эквивалентного объема динамика методом добавочного объема герметичный измерительный ящик с круглой дыркой совпадающей по размеру с диаметром диффузора динамика. Объем ящика лучше выбрать ближе к тому, в котором мы потом собираемся этот динамик слушать. 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. герметизируем все щели.

Затем нужно произвести измерения (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить механическую и электрическую добротность Qmc и Qec и добротность динамика в измерительном ящике Qts' (Qtс). После чего уже вычисляем эквивалентный объем по формуле:

Вложение 139857

Практически с теми же результатами можно использовать и более простую формулу:

Вложение 139858

где: Vb - объем измерительного ящика, м3

Выполняем проверку вычисляем:

Вложение 139859

и если измеренная в ящике Qts=Qtc, ну или почти равна, значит - все сделано правильно, и можно переходить к проектированию акустической системы.

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 Fs/Qts 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 - Sd, Cms и .
Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса.

Нахождение дополнительных параметров Сms, Re, Sd, Lе

Определение относительной жесткости Cms:

Определение относительной жесткости описано в методике определения эквивалентного объема Vas методом добавочного массы (см. выше), и вычисляется по формуле:

Вложение 139852м/Н (метров/Ньютон)

где:

М масса грузика, г;

Fs резонансная частота головки, Гц;

F's резонансная частота головки в нагруженном состоянии под грузом М, Гц

Нахождение сопротивления обмотки головки постоянному току Re:

Сопротивление головки постоянному току Re определяется на частоте близкой к 0 Гц или измеряется и непосредственно омметром

Нахождение площади диффузора Sd:

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

Вложение 139851

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 Lе:

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000Гц. Поскольку реактивная составляющая (XL) отстоит от активной Re на угол 90°, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Вложение 139860

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

Вложение 139861

Найдя реактивное сопротивление XL на частоте F можно рассчитать и саму индуктивность по формуле:

Вложение 139862
Размещено в Без категории
Просмотров 1578 Комментарии 2 Редактировать метки
Всего комментариев 2

Комментарии

  1. Старый комментарий
    Аватар для Николай_С
    В дневнике достаточно сохранить ссылку на тему. Нет никакой нужды копировать ее содержимое себе в дневник, если не хотите что-либо изменить, уточнить.
    permalink
    Запись от Николай_С размещена 29.09.2014 в 14:19 Николай_С вне форума
  2. Старый комментарий
    Аватар для sergey-las
    Что бы не рыскать в поисках, нужно в закладки добавлять...
    permalink
    Запись от sergey-las размещена 29.09.2014 в 23:59 sergey-las вне форума
 


Часовой пояс GMT +4, время: 03:56.

Powered by vBulletin® Version 6.2.5.
Copyright ©2000 - 2014, Jelsoft Enterprises Ltd.