Расчет акустической системы. Описание конструкции.

Для расчёта акустического оформления потребовались параметры Тиле-Смолла низкочастотных динамиков. Характеристики динамиков выбираем из базы данных программы SPEAKERSHOР. Мною был выбрана динамическая головка JBL 1800GTi которая имеет следующие характеристики:

• F_s=30 Гц - резонансная частота
• Q_ms=5,54 - механическая добротность
• V_as= 362 литра - эквивалентный объём
• Dia=42,5 см - эффективный диаметр диффузора
• Q_ts=0,43 - полная добротность
• Q_es=0,456 - акустическая добротность
• Re=3 Ом - сопротивление постоянному току
• Z=4 Ом - импеданс
• Pe=600 Вт - предельная мощность

Отношение F_s/Q_ts получилось порядка 93, из чего я сделал вывод, что динамик больше тяготеет к фазоинверсному акустическому оформлению. Поясню: по отношению резонансной частоты к добротности можно довольно точно определить тип будущего акустического оформления. Если это отношение мене 50 то динамик однозначно создан

для закрытого корпуса, если более 100 – то для фазоинвертора.

Подставив данные в JBL Speaker Shop получил характеристики:

Рисунок 18.19 АЧХ динамика JBL 1800GTi в ящике с фазоинвертором.

При расчете программой внутренний объем короба составил 380 литров. Исходя из этого предложено следующие размеры сторон акустической системы.

Корпус громкоговорителя будет изготовлен из фанеры или древесно-стружечной плиты толщиной около 20 мм.. Места соединения боковых стенок с верхней и нижней стенками будет укреплено прямоугольными ребрами жесткости изготовленными из стали. Для устранения влияния отражения сигнала на средних частотах внутри корпуса будет размещен простеганный слой натуральной или минеральной ваты толщиной не менее 50 мм. Такое покрытие должно быть выполнено по всей внутренней поверхности корпуса. ВЧ и СЧ динамики установлены с внешней стороны передней панели.

Для акустической изоляции СЧ и ВЧ динамиков, будут изготовлены небольшие боксы из 10-и миллиметровой фанеры.

Также с помощью программы определили

частоту настройки ящика-фазоинвертора.

fb =26,8 Гц.

Выбрав соотношение сторон ящика равными 1:0.8:0.5,найдем его высоту ширину и глубину.1.4;0.6;0.5.При толщине передней панели и остальных стенок 20мм. Наружные размеры ящика будут равны 1.42•0.62•0.52м. Расчет фазоинвертора основан на определении акустической массы. которая вместе с гибкостью свободного объема ящика резонирует на частоте.

Риснок 18.20

Отношение длины трубы Lv к площади выходного отверстия Sv : (18.2)

Подставляя в последнее уравнение численные значения свобод­ного объема и частоты настройки, получаем: =11.17

Следует отметить, что Lv — кажущаяся длина инвертора, вклю­чающая в себя как непосредственно длину трубы или полки, так и приращение за счет краевых эффектов.

Абсолютные значения Sv и Lv при сохранений нужного отноше­ния выбираются из следующих соображений. Площадь фазоинверсного отверстия не может быть слишком малой, иначе за счет боль­шой колебательной скорости в инверторе могут возникнуть нелиней­ные искажения и посторонние призвуки. По воз­можности Sv приближают к верхнему пределу. Однако, чем больше площадь инвертора, тем большей должна быть его длина, чтобы отношение Sv/ Lv оставалось неизменным. Размещение же большой трубы в ящике связано с усложнением его конструкции и увеличе­нием размеров.

При всех условиях свободный внутренний объем ящика не дол­жен изменяться. Кроме того, слишком длинная труба в верхней ча­сти низкочастотного диапазона перестает работать как система с сосредоточенными параметрами, что может привести к увеличению не­равномерности частотной характеристики громкоговорителя.

Для рассматриваемого примера выберем площадь фазоинверсного отверстия равной 0,3 эффективной площади диффузора. При соот­ношении эффективного и номинального диаметров Dэфф=0,74D (18.3) для головки с D = 0,42 м площадь фазоинверсного отверстия составит: Sv =0.3∙3.14∙ =2.3∙10^-2 .

Из условия Lv/Sv =11.17 получим Lv=0,25 м. Чтобы опреде­лить истинную длину ивертора, из найденного значения следует вы­честь поправку на краевые эффекты:

(18.4)

Следовательно, длина инвертора, включая толщину передней стенки, составит:

L= 0.25 - = 0.2 м.

Конструктивно фазоинвертор может быть выполнен, например, в виде трубы круглого или прямоугольного сечения. Определив точ­ные размеры инвертора, можно проверить правильность расчета раз­меров ящика. Полный внутренний объем ящика должен быть равен сумме необходимого свободного объема, объема, занимаемого голов­кой, инвертором и брусьями каркаса

Заключение

Данная работа посвящена одному из важнейших направлений прикладной акустики - разработке и расчету мощной акустической системы. Разработчиком этого проекта была поставлена задача добиться линейной частотной характеристики в области низких частот. Для этого было выбрано акустическое оформление в виде ящика с фазоинвертором аппроксимирующим аналитическое выражение фильтра Баттерворта 3-го порядка.

В результате выполнения работы получены следующие основные результаты:

· Внутренний объем и геометрические размеры корпуса

· Частота настройки ящика-фазоинвертора

· Значение добротности для корпуса

· Амплитудно-частотная характеристика акустической системы

· Нижняя граничная частота по уровню -3дБ

· Диаметр и площадь поперечного сечения воздуховода

· Длина воздуховода в корпусе с фазоинвертором