Матеріал дифузора, Основи акустики

14.09.2015

Матеріал дифузора

Матеріал дифузора, Основи акустики
При складанні дифузора динаміка використовуються сучасні матеріали. Наприклад, для приклеювання каркаса звукової котушки до керамічного або металевого купольному дифузору використовуються полімерні клеї з ультрафіолетовим затвердінням. Висновки котушки з допомогою спеціальних дуже гнучких проводів, що підключаються до контактів з’єднань на платі.

Незважаючи на безперервні дослідження в галузі матеріалознавства, для більшості НЧ і СЧ — головок, які мають схожу конструкцію, але відрізняються розмірами, використовуються конічні дифузори з паперової маси. Крім цього, використовуються такі матеріали як поліпропілен, бекстрен, а останнім часом і легкі метали (алюміній, титан, магній). Фірми з ім’ям і історією, що мають власні дослідницькі центри або замовляють розробку, активно експериментують з різними наповнювачами і композиційними матеріалами, створюючи об’єднані дифузори. Тут як найбільш відомого прикладу можна навести СЧ-головки B&W з дифузором з тканого кевлара з просоченням.

Конуси з прямолінійною твірною використовувалися в низькочастотних головках тільки в самих перших головках. Жорсткості конструкції не вистачає на весь робочий діапазон частот, і вище деякої частоти випромінювання набуває згинальної характер: реально працює тільки центральна його частина. Дифузор виявляється занадто важкий і занадто м’який, щоб точно слідувати за переміщенням котушки. Він просто не встигає повністю відхилитися і повернутися, а изгибные коливання породжують призвуки і додаткове фарбування звуку. Найпростіший і стародавній спосіб боротьби з цим явищем — формування в процесі виготовлення на поверхні конуса серії концентричних канавок. В сучасних гучномовцях використовується цілий комплекс заходів для придушення параметричних резонансів. По-перше, практично всі дифузори мають криволінійну утворить. По-друге, все більше з них виготовляються з матеріалів, ефективно гасять поздовжні коливання і, крім того, вони мають змінний перетин: у котушки воно більше, а у підвісу менше. Звичайно, все залежить від обраного матеріалу. Для паперового дифузора підійде спеціальна просочення, а для шаруватої або композитної структури важливо поєднання фізико-механічних властивостей складових матеріалів. Оскільки діапазон відтворюваних частот головки гучномовця визначається областю поршневого руху його дифузора, важливо щоб він був максимально жорстким, але при цьому ще мав би і мінімальну масу.

Зовнішній підвіс дифузора, який забезпечує його поступальний рух при роботі, може бути виконаний як одне ціле з дифузором (у вигляді гофра з однією або кількома канавками) або як автономне кільце з гуми, каучуку, поліуретану та інших матеріалів з аналогічними властивостями, яке потім приклеюється до зовнішнього краю дифузора. Підвіс, особливо низькочастотної головки, повинен володіти великою гнучкістю: це забезпечує низьку частоту власного резонансу. Практично відразу нижче цієї частоти ефективність головки різко падає, тобто власний резонанс визначає кордон відтворення басів. Друга основна вимога до підвісу — пружні властивості повинні зберігати лінійність у всьому діапазоні переміщень рухомої системи гучномовця.

Матеріал дифузора, Основи акустики
Досить довго високочастотні головки мали такий же конічний дифузор, тільки меншого розміру. Проте сьогодні найбільш поширеним у ВЧ — головок є купольний дифузор. Він може бути м’який (з текстилю, наприклад шовку з просоченням) або жорсткий — з металу або кераміки. Конструкція типового ВЧ — динаміка відрізняється не тільки розміром дифузора. Зазвичай купольний дифузор з підвіскою виготовляється як єдине ціле, до якого приклеюється гільза зі звуковою котушкою. При цьому в конструкції відсутній гнучка центруюча шайба. Магнітна система, як і дифузор, закріплюється на пластині переднього фланця.

Купольні дифузори, які можуть бути опуклими чи рідше увігнутими, виготовляються пресуванням з натуральних або синтетичних тканин з обов’язковою подальшою просоченням. Все більше поширення отримують дифузори ВЧ — головок з синтетичних полімерних плівок або металевої фольги. Для підвищення жорсткості дифузори виготовляють методом осаждений з парової фази різних матеріалів: бору, берилію, золота і навіть алмазу. Існують численні приклади купольних дифузорів з кераміки, яка, по суті, є окислом металів, наприклад, алюмінію.

Матеріал дифузора, Основи акустики
Центруюча шайба — неодмінна частина НЧ — або СЧ — головки; її завдання забезпечити правильне положення гільзи зі звуковою котушкою в повітряному зазорі магнітної системи. Вимоги до шайбі такі ж, як і до підвісу — максимальна гнучкість в осьовому напрямку і збереження лінійності у всьому діапазоні переміщень, доповнюються ще й вимогою максимальної жорсткості в радіальному напрямку. Для підвищення ефективності головки зазор повинен бути мінімальним, і найменше зміщення в радіальному напрямку неминуче призведе до заклинювання звукової котушки. На всьому шляху вдосконалення головок центруюча шайба виготовлялися з різних матеріалів (картону, паперу, текстоліту, тканини). Сьогодні практично всі головки мають центрирующую шайбу з концентричними канавками, пресований з тканини з подальшим просоченням.

Найважливіший елемент конструкції і головки, який багато в чому визначає її електроакустичні характеристики, — це магнітна система. Вона утворюється кільцевим магнітом, розташованим між двома кільцевими фланцями і циліндричним керн, який утворює з переднім фланцем повітряний зазор. Конструкція магнітної системи з керновими магнітом, широко поширена в середині минулого століття, нині в головках, призначених для багатосмугових акустичних систем, практично не використовується. Магнітна система створює в зазорі постійне магнітне поле. При подачі сигналу на котушку її магнітне поле взаємодіє з полем магнітної системи, змушуючи її переміщатися в залежності від напрямку струму вперед і назад і рухати прикріплений до неї дифузор. Зазор повинен бути як можна менше: так підвищується ефективність взаємодії котушки і постійного магніту.

Магнітне поле системи з кільцевим магнітом не замикається повністю в магнітопроводах. Ця конструкція має зовнішнє поле розсіювання, яке може впливати на інші пристрої, наприклад, кінескоп кольорового телевізора. Тому в разі використання таких головок в акустичних системах домашнього кінотеатру потрібен додатковий магнітний екран, який представляє собою склянку з магнітомягкого матеріалу, яким закривають зовні всю магнітну систему.

Форма полюсних наконечників (отвори верхнього фланця) і керна визначає величину магнітної індукції в повітряному зазорі і рівномірність розподілу в ньому магнітного потоку. Від розмірів елементів магнітної системи і ширини повітряного зазору залежить ступінь нагріву звукової котушки і, отже, її термостійкість. Тут стикаються суперечливі вимоги. Для поліпшення вентиляції потрібно збільшити зазор, але це знижує чутливість головки і вимагає збільшення магніту. Тут з’являється поле діяльності для пошуку компромісного варіанту інженерного рішення. Тому, наприклад, у потужних НЧ — головках діаметр котушки більше, і часто використовуються два кільцевих магніту.

Як відомо, для ефективної роботи НЧ — головки необхідно, щоб звукові хвилі від передньої і задньої сторони дифузора були ізольовані (див. «Акустичне оформлення», S&V, 4/2004). Тому центральне отвір конічного дифузора закривають ковпачком, який із-за додаткової функції називається пилозахисним. У деяких конструкціях у центральному осердя магнітної системи роблять отвір, закрите звукопоглотітелем, а в якості матеріалу ковпачка використовують щільну тканину або нетканий матеріал з великим акустичним опором. Поршневе рух дифузора в широкій смузі частот можливо тільки при його ідеальної жорсткості. Для реальних дифузорів з-за виникнення поздовжніх коливань дифузора ефективна смуга істотно звужується. Зауважимо, що і для ідеального дифузора смуга обмежена його фізичними розмірами, але вже з іншої причини. Швидкість звуку в повітрі має кінцеве значення близько 340 м/с при кімнатній температурі.

При деякій частоті довжина звукової хвилі стає порівнянна з розміром дифузора і навіть менше. На практиці це проявляється як звуження діаграми спрямованості динамічної головки з підвищенням частоти. Тобто чим вище частота, тим ближче до осі головки повинен знаходитися слухач, щоб почути високі частоти. Так для дифузора діаметром 10 дюймів (250 см) теоретична максимальна частота, на якій діаграма акустичного випромінювання стискається до вузького променя, дорівнює 1335 Гц. Для найбільш часто використовуваного розміру 8 дюймів (200 мм) вона становитиме вже 2015 Гц, для головки з дифузором 5 дюймів (125 мм) 3316 Гц, а для типового твітера діаметром 1 дюйм (25 мм) 13680 Гц. На низьких і середніх частотах конструктори намагаються не змушувати головки працювати вище цих частот. Для ВЧ — головок доводиться йти на технічні хитрощі. Як правило, перед дифузором встановлюється розсікач тієї чи іншої форми, залежно від того, в якій площині необхідно розширити діаграму спрямованості випромінювання. У нашому прикладі конструкції ВЧ — головки шестипроменевої розсікач забезпечує оптимальне розсіювання, як у вертикальній, так і в горизонтальній площинах. В СЧ-головках для розширення діаграми також використовують розсікачі у вигляді конусів зі складною утворюючої.

Дуже важливим параметром динамічного гучномовця є лінійність його амплітудної характеристики. Це залежність звукового тиску від амплітуди коливання дифузора. В деякому діапазоні середніх значень все працює нормально. Однак при малих значеннях вхідного сигналу сили взаємодії поля котушки і постійного магніту не вистачає на подолання пружних сил підвісу. Це проявляється на слух як погіршення відтворення низьких частот при малих рівнях сигналу. При великих амплітудах котушка виходить за межі поля магніту в зазорі, що різко збільшує рівень нелінійних спотворень. Амплітуда переміщення дифузора, в межах якої амплітудна характеристика головки зберігає лінійність, дуже невелика. Для НЧ-головок вона рідко перевищує 6 мм, а для ВЧ-головок — 0,3 мм. Завдяки такому малому ходу для поліпшення теплопередачі в ВЧ — головках зазор магнітної системи заповнюють магнітною рідиною, яка являє собою суміш силіконового мастила і найдрібнішого порошку феромагнітного матеріалу. Проте їх застосування обмежує термін служби головки з-за значного збільшення з часом в’язкості мастила.

Вибір гучномовця залишається найважливішим серед інших компонентів системи для остаточного звучання, яке ви хочете отримати в своїй кімнаті прослуховування. Крім усього іншого, для акустичних систем дуже великий діапазон цін: від $100 до більш ніж $70000 за пару. Виникає питання, що ж там таке всередині, якщо така велика ціна. Відповідь так само простий, як і у випадку з дорогими підсилювачами. Більш дорогі акустичні системи випускаються малими партіями, в них встановлені зроблені на замовлення головки (і, крім того, ретельно відібрані за параметрами) і висококласні корпуса, найчастіше ручної роботи. У загальному випадку, ви бачите, за що платите гроші, але тональні характеристики акустичних систем індивідуальні: відмінності від зразка до зразка можливо більше, ніж у всіх інших компонентів системи звуковідтворення. Необхідно слухати і слухати різні системи, щоб нарешті знайти ту одну, звук якої найбільш приємний вашого вуха.

Одна акустика дає яскравий звук на високих, інша — жорстке звучання на середніх, а третя — дуже глибокий бас. Хоча, звичайно, існують системи з більш нейтральним (тонально правильним) звуком, але гучномовця, правильно відтворює весь звуковий діапазон (той, що чує людське вухо), немає. Всі вони забарвлюють звук різною мірою, що залежить від їх ціни. Іноді тональна забарвлення спеціально додається у відповідності зі смаком творця акустичної системи. Пошуки акустики, задовольняє ваш смак, вимагають зусиль і часу.

Короткий опис статті: насадок При складанні дифузора динаміка використовуються сучасні матеріали дифузор динаміка, дифузор гучномовця, матеріали дифузорів, матеріал дифузора, магнітна система динаміка, Центруюча шайба, звуковою котушкою

Джерело: Матеріал дифузора — Основи акустики

Також ви можете прочитати