Объяснение конструкции акустических систем - Основные части и 7 типов корпусов

Знаете ли вы? По данным Grand View Research, мировой рынок профессионального аудиооборудования составил около 19,1 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет расти с 2024 по 2030 год.

Акустическая система выглядит просто снаружи, но её внутренняя конструкция продумана. Разные типы корпусов влияют на силу баса, чистоту голоса и зону охвата. В этой статье простым языком объясняются базовые знания об акустике, основные части динамиков и 7 распространённых типов корпусов. Мы надеемся, что это руководство будет вам полезно.

1. Обзор акустической системы

Акустическая система-это устройство, которое превращает аудиосигнал в звук и делает его громче.

Динамик является конечной точкой всей аудиосистемы. Его задача-преобразовать электрическую энергию в звуковую и отправить её в пространство, чтобы человек мог её услышать.

2. Как работает динамик

Среда для звука

Чтобы понять, как динамик создаёт звук, нужно знать, как звук распространяется. Звук должен распространяться через среду (в вакууме звук не распространяется). Газ, жидкость и твёрдые тела могут переносить звук. Это похоже на то, как если бросить камень в воду-образуются волны. Звуковые волны распространяются похожим образом.

Частота звуковой волны

Человеческое ухо слышит волны примерно в диапазоне 20–20 000 Гц. Ниже или выше этого диапазона звук не воспринимается. Звук может распространяться через газ, жидкость и твёрдые тела.

Принцип работы динамической головки

Динамическая головка преобразует электрический сигнал в звуковые волны. Она состоит из звуковой катушки, магнита, диффузора и других элементов. Усилитель подаёт переменный ток в катушку. В магнитном поле катушка движется вперёд-назад. Катушка приводит в движение диффузор, а диффузор толкает воздух-так создаётся звук.

Почему динамик издаёт звук

Электрический сигнал меняет полярность много раз в секунду. Когда катушку притягивает-диффузор движется внутрь. Когда отталкивает-наружу. Это колебательное движение создаёт перепады давления воздуха. Эти перепады и формируют звуковые волны. По принципу это похоже на работу голосовых связок человека.

3. Основные части акустической системы

Акустическая система в основном состоит из динамика, корпуса (кабинета) и кроссовера.

3.1 Динамическая головка

Головка преобразует сигнал от усилителя в звук и излучает его.

Драйверы классифицируют по многим признакам: принципу работы, конструкции диффузора, его форме, частотному диапазону, типу магнита, материалу диффузора.

3.2 Корпус (кабинет)

Корпус предотвращает короткое замыкание звуковых волн, снижает нежелательные резонансы, улучшает частотный диапазон и снижает искажения.

По стилю бывают полочные и напольные. По внутренней структуре-закрытые, фазоинверторные, полосовые, с пассивным излучателем, трансмиссионные линии, двухкамерные, четвертьволновые, симметричного привода и рупорные. Самые распространённые-закрытый, фазоинверторный и полосовой.

3.3 Кроссовер

Кроссоверы бывают пассивные и электронные.

Они разделяют частотный диапазон, корректируют АЧХ, регулируют фазу и контролируют импеданс.

Пассивный кроссовер стоит после усилителя и использует катушки (L), резисторы (R) и конденсаторы (C), чтобы отправить правильный диапазон частот на нужную головку. Пассивные кроссоверы недорогие и простые, но имеют большие потери и более низкую эффективность.

4. Семь типов корпусов акустических систем

Корпуса имеют разные конструкции. Они стремятся улучшить бас, эффективность и снизить искажения. Ниже-7 распространённых типов.

4.1 Закрытый корпус

Это самая простая конструкция, предложенная Фредериком в 1923 году. Динамическая головка устанавливается в полностью герметичный корпус. Он не позволяет передней и задней звуковым волнам смешиваться. Но воздух внутри создаёт упругость и повышает резонансную частоту.

Закрытые корпуса звучат плотно и глубоко. Детальность баса выше. Но для хорошего глубокого баса обычно нужен большой объём. Новые закрытые конструкции используют динамики с лучшей подвеской. Воздух внутри действует как пружина, поэтому маленькие закрытые системы иногда называют «акустическим подвесом».

4.2 Фазоинверторный корпус (bass reflex)

Изобретён Турасом в 1930 году. В корпусе есть порт (отверстие), часто с трубой. Объём корпуса и размеры порта образуют резонанс по принципу Гельмгольца. Задняя волна инвертируется портом и складывается с передней в фазе.

Фазоинвертор даёт больший диапазон, выше эффективность и меньше искажений (при правильном проектировании). Нижняя граница частоты может быть на 20% ниже резонанса динамика. Такой корпус даёт мощный бас даже при небольшом объёме и является самым распространённым сегодня.

4.3 Корпус с резистивным портом

Это вариант фазоинвертора. В порт устанавливается звукопоглощающий материал. Он замедляет поток воздуха и снижает частоту настройки, расширяя басовый диапазон.

4.4 Трансмиссионная линия

Основана на теории линии передачи. За динамиком находится длинный канал со звукопоглощающими стенками. Длина канала обычно равна 1/4 или 1/8 длины волны низкой частоты.

Цель-поглотить заднюю волну, чтобы она не возвращалась. На практике канал также даёт демпфирование, повышает выход на резонансе и уменьшает движение диффузора. Внутренний путь часто сложен и напоминает лабиринт.

4.5 Корпус с пассивным излучателем

Появился в 1954 году (Олсон и Престон). Вместо порта используется диффузор без магнита и катушки. Пассивный диффузор движется в фазе с основным. Воздух в корпусе и пассивный диффузор образуют резонансную систему, усиливающую низкие частоты.

Такой корпус исключает шум порта и стабилизирует выход. Даже маленькие корпуса дают хороший бас и высокую эффективность. Стоячих волн меньше-звук чище.