Описание корпуса динамика: основные детали и 7 типов корпусов

Знаете ли вы, что объём мирового рынка профессионального аудиооборудования в 2023 году составил около 19,1 млрд долларов США, и ожидается, что он продолжит расти с 2024 по 2030 год.

Корпус акустической системы выглядит просто, но его внутренняя структура не случайна. Различные конструкции корпуса влияют на силу басов, чёткость звука и зону покрытия. В этой статье простым языком объясняются основные сведения об акустических системах, основные компоненты и 7 распространённых типов корпусов. Надеемся, это руководство будет вам полезно.

Обзор динамика

Динамик — это устройство, преобразующее аудиосигнал в звук и усиливающее его.

Динамик — это конечный элемент всей аудиосистемы. Его задача — преобразовывать электрическую энергию в звуковую и передавать её в помещение для прослушивания.

Принцип работы динамика

Среда распространения звука

Чтобы понять, как динамик издаёт звук, нам сначала нужно понять, как распространяется звук. Звук должен распространяться в среде (в вакууме он не может распространяться). Газ, жидкость и твёрдое тело — все они могут передавать звук. Это похоже на бросание камня в воду. Волна образуется и распространяется. Звуковые волны распространяются аналогичным образом.

Частота звуковой волны

Человеческое ухо может слышать звуковые волны в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Ниже или выше этого диапазона мы не слышим звук. Звук может распространяться в газах, твёрдых телах и жидкостях.

Принцип работы динамика динамика

Диапазон динамика преобразует электрические сигналы в звуковые волны. Он состоит из звуковой катушки, магнита, диффузора и других компонентов. Усилитель подаёт переменный ток в звуковую катушку. В магнитном поле катушка движется вперёд и назад. Катушка перемещает диффузор. Диффузор толкает воздух. Это создаёт звук.

Почему динамик издаёт звук

Электрический сигнал, поступающий от источника звука, меняет свою полярность много раз в секунду. При втягивании катушки диффузор движется внутрь. При втягивании катушки диффузор движется наружу. Эти возвратно-поступательные движения создают изменения давления воздуха. Эти изменения давления воздуха формируют звуковые волны. Принцип работы динамика аналогичен работе голосовых связок в человеческом горле.

Основные части динамика

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

Динамик

Динамик преобразует сигнал от усилителя в звук и выдаёт его наружу.

Динамики можно классифицировать по многим параметрам: принципу работы, конструкции диффузора, форме диффузора, частотному диапазону, типу магнита и материалу диффузора.

Корпус

Корпус предотвращает короткое замыкание звуковых волн, уменьшает нежелательные резонансы, расширяет частотный диапазон и уменьшает искажения.

Существуют полочные и напольные варианты. Внутренняя структура может быть герметичной, фазоинверторной, полосовой, пассивной излучательной, передающей, двухкамерной, четвертьволновой, симметричной и рупорной. Наиболее распространены герметичные, фазоинверторные и полосовые.

Кроссовер

Существуют пассивные и электронные кроссоверы.

Кроссоверы разделяют частотный диапазон, корректируют АЧХ, регулируют фазу и управляют импедансом.

Пассивный кроссовер устанавливается после усилителя мощности. Он использует катушки индуктивности (L), резисторы (R) и конденсаторы (C) для передачи нужного частотного диапазона на нужный динамик. Пассивные кроссоверы недорогие и простые, но имеют большие потери и меньшую эффективность.

7 типов корпусов акустических систем

Корпуса акустических систем имеют множество конструктивных решений. Эти конструкции направлены на улучшение низкочастотной характеристики, эффективности и контроля искажений. Ниже представлены семь распространённых типов корпусов акустических систем.

Закрытый корпус

Это простейшая конструкция, предложенная Фредериком в 1923 году. Динамик помещён в полностью герметичный корпус. Закрытый корпус препятствует смешиванию передней и обратной волн. Однако герметичный воздух добавляет жёсткости диффузору, поэтому нижняя резонансная частота становится выше.

Закрытый корпус часто звучит плотно и глубоко. Детализация басов хорошая. Но для получения хорошего баса с обычными динамиками объём корпуса обычно должен быть большим. В новых закрытых корпусах используются динамики с лучшей подвеской. Воздух внутри корпуса действует как пружина и давит на диффузор. Поэтому небольшие закрытые корпуса иногда называют конструкциями с «акустической подвеской».

Корпус с фазоинвертором (портированный корпус)

Этот тип был представлен компанией Thuras в 1930 году. Корпус имеет отверстие порта на панели. Многие порты оснащены трубкой. Объём корпуса и размер порта создают резонанс, основанный на принципе Гельмгольца. Обратная волна динамика инвертируется портом и затем суммируется с передней волной в одной фазе.

Корпус с фазоинвертором имеет более широкую полосу пропускания, более высокую эффективность и меньшие искажения при правильной конструкции. Низкочастотный предел может быть примерно на 20% ниже собственного резонанса динамика. Этот тип корпуса обеспечивает мощные басы даже в корпусе меньшего размера и является наиболее распространённой конструкцией на сегодняшний день.

Резистивный корпус фазоинвертора

Это специальная версия фазоинвертора. Внутри корпуса фазоинвертора находится поглощающий материал. Он работает как полугерметичный корпус. Он замедляет поток и понижает частоту настройки, расширяя диапазон басов.

Корпус с транмиссионной линией

Этот тип основан на теории линии передачи. За динамиком расположена длинная труба со звукопоглощающими стенками. Длина трубы часто составляет 1/4 или 1/8 длины волны целевого низкочастотного диапазона.

Цель — поглотить обратную волну, чтобы она не отражалась обратно в отверстие. В реальных условиях это также добавляет эффект демпфирования и настройки, увеличивает выходной сигнал вблизи резонанса и уменьшает перемещение диффузора. Внутренний тракт часто имеет форму лабиринта. Поэтому такой тип также называют «лабиринтным».

Пассивный корпус с излучателем

Это вариант конструкции с фазоинвертором. Он был представлен в 1954 году Олсоном и Престоном. Корпусной порт заменён конусным без магнита и звуковой катушки. Пассивный диффузор движется синхронно с основным динамиком. Воздух в корпусе и пассивный диффузор образуют резонансную систему, которая усиливает низкие басы.

Такая конструкция устраняет шум порта и поддерживает стабильный выходной сигнал. Даже небольшой корпус позволяет получить хорошие басы и высокую эффективность. Стоячие волны меньше, поэтому звук чистый и ясный.

Корпус с соединёнными резонаторами

Эта конструкция занимает промежуточное положение между герметичной и фазоинверторной конструкциями. Она была представлена Генри Лэнгом в 1953 году. Одна сторона диффузора приводит в движение выходной порт. Другая сторона соединена с герметичной камерой.

Это увеличивает движение воздуха на низких частотах. Соединённая камера представляет собой настроенную систему. При ограничении движения диффузора выходной сигнал порта не превышает выходного сигнала диффузора. Это расширяет низкочастотный диапазон, снижает искажения и увеличивает допустимую мощность. Lo-D A.S.W (акустический супервуфер) 1969 года является классическим примером. Он позволяет небольшим длинноходным динамикам воспроизводить глубокие басы с низким уровнем искажений.

Корпус рупора

В домашних проектах часто используются складчатые рупоры для экономии пространства. Рупор имеет раструбную форму, чтобы согласовать малую площадь диффузора с большей воздушной нагрузкой. Это повышает эффективность и увеличивает выходную мощность. Это не вариант конструкции с фазоинвертором. Это другой метод нагружения.

Распространённые типы домашних рупоров включают в себя:

• Рупор с фронтальной загрузкой: задняя сторона драйвера герметична, и звук проходит через рупор спереди.
• Рупор с задней загрузкой: передняя сторона излучает прямой звук, а задняя сторона входит в тракт рупора и усиливается.

Туннель порта для выравнивания давления не нужен, поскольку рупорная нагрузка уже обеспечивает это. Рупорные громкоговорители очень эффективны и имеют низкий уровень искажений. Они могут достигать высокого звукового давления. Но они большие по размеру. Во многих случаях рупорные системы могут обеспечивать лучший динамический диапазон, чем закрытые или фазоинверторы.

Заключение

Акустические системы могут выглядеть просто, но их внутренняя структура кардинально меняет звучание. Закрытые корпуса звучат чисто. Фазоинвертор обеспечивает более мощные басы при меньшей мощности. Линия передачи контролирует заднюю волну. Пассивный излучатель помогает усилить низкие частоты даже в небольших корпусах. Каждая конструкция — это свой способ управления воздухом, давлением и низкочастотным выходом.

Поэтому при выборе или проектировании акустических систем мы обращаем внимание не только на внешний вид. Мы должны учитывать: тип акустической системы, конструкцию корпуса, целевое значение низких частот и допустимую мощность.

Это помогает нам добиться лучшего баса, большей ясности и меньших искажений — при той же входной мощности.