ИЗМЕРЕНИЯ

Известно, что корпус громкоговорителя может вносить значительный вклад в общий излучаемый звук на его нижних резонансных частотах[1]. Несмотря на то, что поверхностная скорость панелей громкоговорителя мала, панели излучают с эффективностью, во много раз превышающей эффективность динамиков. Это связано с большой площадью излучения панелей по сравнению с площадью излучения динамиков. Звук, излучаемый панелями корпуса, может вносить слышимые искажения и должен быть ослаблен. Демпфирование панелей корпуса является одним из эффективных способов снижения амплитуды резонансов[2].

 

Цель данного эксперимента заключалась в том, чтобы определить, может ли размещение Carbide Base основания под громкоговоритель может уменьшить низкочастотные резонансы в панелях корпуса громкоговорителя. Снижение резонанса панелей поможет количественно оценить улучшение рассеивания вибрации, обеспечиваемое подножками. Это улучшение можно сравнить с базовым вариантом, когда корпус громкоговорителя стоит на стальных шипах на бетонном полу.

Испытательный громкоговоритель

Для проведения вибрационных испытаний мы сначала изготовили корпус для тестового громкоговорителя. Мы создали собственный корпус, чтобы свести к минимуму неизвестные переменные, которые могли бы повлиять на результаты измерений. Корпус был изготовлен из листов полиэтилена высокой плотности (HDPE), причем панели толщиной 25 мм (1 дюйм) использовались для наружной отделки, а панели толщиной 50 мм (2 дюйма) — для внутреннего крепления. Два НЧ-динамика Accuton AS250-6-552 диаметром 250 мм (10 дюймов) были установлены на противоположных сторонах корпуса. НЧ-динамики были подключены параллельно к усилителю класса AB. Корпус был запечатан с внутренним объемом 129 литров, что дает Qtc приблизительно 0,64. Внутри корпуса не было никакой начинки. Общая масса корпуса с установленными НЧ-динамиками составила 83 кг (183 фунта).

Измерения

Этот эксперимент был ограничен измерением рассеивания вибрации, что отличается от виброизоляции. Для измерения виброизоляции источник вибрации и место, где проводятся измерения, обычно находятся на противоположных сторонах тестируемого изолирующего устройства. Чем меньше передача энергии вибрации через устройство на другую сторону, тем выше изоляция. Возможно, устройство может достичь высокого уровня виброизоляции, но при этом иметь низкий уровень рассеивания вибрации. Такой изолятор с недостаточным демпфированием будет мало способствовать удалению энергии вибрации из системы. Колебания сохраняются в течение длительного времени после действия возбуждающей силы.

 

В нашем эксперименте по рассеиванию вибрации источник вибрации и место проведения измерений находились с одной стороны изолирующего устройства. Измерения проводились на внешних панелях корпуса громкоговорителя. Источником вибрации была пара НЧ-динамиков, установленных в одном корпусе. Первый набор измерений был проведен в нижней центральной части корпуса. Вторая серия измерений проводилась на верхней части левой боковой панели на высоте 76 см (30 дюймов) над дном шкафа. Сначала измерения проводились с корпусом, установленным на стальных шипах, непосредственно соприкасающихся с бетонным полом. Затем были проведены те же измерения, когда корпус стоял на Carbide Base.

 

Для измерения вибраций мы использовали пьезоэлектрический акселерометрический датчик Measurement Specialties ACH-01. Датчик был прикреплен к корпусу с помощью двухстороннего скотча. Для усиления аналогового выхода датчика ACH-01 использовался усилитель со встроенным процессором аналоговых сигналов. Усилитель был откалиброван для чувствительности данного конкретного датчика ACH-01, что позволяет проводить абсолютные измерения ускорения. В свою очередь, усилитель датчика подавал аналоговый выход на USB-интерфейс Tascam US-366, который использовался для записи сигнала в цифровом виде на ПК. Синусоидальный сигнал с логарифмической разверткой от 35 Гц до 200 Гц был подан на усилитель класса AB, который питал НЧ-динамики напряжением 3,8 В.

 

Графики водопада генерировались с окном 500 мс и временем нарастания 100 мс в течение 400 мс при разрешении интервала среза 4,72 мс. Для отображения спада амплитуды вибрации с течением времени был использован график водопада. Ось y представляет дБ ниже полной шкалы записанного сигнала относительно максимального пикового уровня перед клиппированием. Ось y была ограничена минимальным значением -60 dBFS, чтобы избежать артефактов шумового дна.

 

Синие водопады представляют собой измерения с корпусом на Carbide Base, а красные водопады — с корпусом на стальных шипах, непосредственно соприкасающихся с бетонным полом.

Нижняя панель

Шипы на полу
На опорах с Carbide Base

Верхняя боковая панель

Шипы на полу
На опорах с Carbide Base

Результаты

Измерения подтвердили, что низкочастотные резонансы в панелях корпуса нашей тестовой акустической системы были ослаблены, когда акустическая система была установлена на опоры Carbide Base вместо напольных шипов. Этот эффект демпфирования проявился не только вблизи контакта с подножками, но и на противоположном конце корпуса. Амплитуда и время затухания большинства резонансов, присутствующих в обеих панелях, уменьшались, когда громкоговоритель находился на подставках Carbide Base. Заметным исключением был резонанс около 150 Гц, в котором наблюдалось снижение амплитуды и первоначально более быстрый спад, за которым последовало небольшое увеличение времени спада ниже -40 dBFS. В области самых низких частот, где резонанс корпуса наиболее слышен, амплитуда вибрации была снижена в некоторых случаях более чем на 80%.

Ссылки

[1] Bastyr, K. J., & Capone, D. E. (2003). Об акустическом излучении из корпуса громкоговорителя. AES: Журнал общества аудиоинженеров, 51(4), 234-243.

[2] Юха Бакман, Влияние демпфирования панели на вибрацию корпуса громкоговорителя, 1996, Nokia Mobile Phones, Финляндия.