L04: Reproduktor v zatvorenej ozvučnici

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "L04: Reproduktor v zatvorenej ozvučnici"

Marta Procházková
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 Komunikačná akustika L04: Reproduktor v zatvorenej ozvučnici prof. Ing. Jozef Juhár, CSc.

2 Úloha ozvučnice Akustický skrat u otvoreného priamovysielajúceho reproduktora. Úloha ozvučnice: posunutie akustického skratu smerom k nižším frekvenciám (mimo užitočné frekvenčné pásmo) úplné odstránenie akustického skratu spracovanie akustického skratu na prospech prenosovej funkcie reproduktora Typy ozvučníc jednoduché ozvučnice (dosková, otvorená skriňová) zatvorená ozvučnica otvorená ozvučnica (basreflexová, typu transmission line ) špeciálne viackomorové ozvučnice a ozvučnice so zvukovodmi

3 Reproduktor v zatvorenej ozvučnici C AB»V B w B w D w D w L zatvorená ozvučnica je veľmi dobrou realizáciou nekonečnej ozvučnice oddelenie akustických priestorov pred a za membránou objem ozvučnice predstavuje akustickú poddajnosť akustický prvok, s vplyvom ktorého musíme pri realizácii ozvučnice počítať návrh ozvučnice = návrh skrinky konkrétneho objemu!!!

4 Elektro-mechanicko-akustická náhradná schéma sústavy R G R EVC L EVC R MS M MD C MS Bl v D S D : M ARD w D u G R ARD S D : M AB R AB w D w L w B R AL C AB M AB akustická hmotnosť, ktorú si môžeme predstaviť ako vysielaciu hmotnosť zadnej strany membrány (smerom do skrinky) R AB akustický odpor, reprezentujúci straty v objeme ozvučnice R AL akustický odpor, reprezentujúci únikové straty (netesnosti skrinky) Hlavným prvkom na zadnej strane membrány reproduktora v zatvorenej ozvučnici je akustická poddajnosť C AB, ktorá v náhradnej schéme reprezentuje dutinu skrinky objemu V AB. Platí: V AB C AB = c 0 ρ 0 mn

5 Zjednodušená náhradná schéma sústavy R R EVC L EVC R MS M C MS C MB G vd MS Bl S D : w D u G C MB C S AB D R ARD M R R AL ARD AB» M 0 AB C C C MC MS MB akustická poddajnosť, reprezentujúca objem zatvorenej ozvučnice, sa zobrazí na mechanickej strane ako mechanická poddajnosť, ktorá je zapojená do série so systémovou poddajnosťou reproduktora reproduktor s ozvučnicou tvoria systémový neoddeliteľný celok, ktorý sa v podstate správa ako reproduktor v nekonečnej ozvučnici so zmenenou systémovou poddajnosťou tuhším kmitacím systémom

6 TS parametre reproduktora v zatvorenej ozvučnici (CB) f C fs M C MS MC Q Q MC EC M MS QMS R C MS REVC MMS QES C Bl MC MC Konštanta : C C MS MB V V AS AB Q TC QMC QEC QTS Q Q MC EC

7 Elektrická impedancia (CB) Z E [] ,,0 0,0 00,0 / s Z R s L E CB N EVC ( Bl) QM S EVC RMS sn sn V porovnaní s nekonečnou ozvučnicou má impedančná krivka reproduktora v zatvorenej ozvučnici posunuté maximum smerom k vyšším frekvenciám s Q MS Mechanický činiteľ kvality reproduktora v zatvorenej ozvučnici je väčší, čo sa prejaví zmenšením šírky pásma rezonančnej krivky

8 Akustický tlak a menovitá tlaková citlivosť (CB) 3 3 fs VAS -,, 7,9 0 PaW m p CB m W Q p P r E m, CB p CB m,w ES p IB p, CB, m,w m,w menovitá tlaková citlivosť reproduktora v zatvorenej ozvučnici je rovnaká, ako citlivosť reproduktora v nekonečnej ozvučnici!!! amplitúda akustického tlaku v akustickom poli sústavy CB bude teoreticky rovnaká, ako amplitúda akustického tlaku, generovaná reproduktorom v nekonečnej ozvučnici

9 Prenosová funkcia sústavy (CB) Reproduktor v zatvorenej ozvučnici: sc GCB s sc sc QTC s sc normovaný operátor C Hornopriepustný filter: bs Gs as as a 0 b a a a 0 Q TC prenosová funkcia reproduktora v zatvorenej ozvučnici je funkciou hornopriepustného filtra druhého rádu, ktorá má dva nastaviteľné parametre charakteristickú frekvenciu C a činiteľ akosti Q TC na rozdiel od reproduktora v nekonečnej ozvučnici, u ktorého sú obdobné parametre ( S, Q TS ) nastavené výrobcom, je v tomto prípade parametre ( C, Q TC ) nastaviteľný vhodnou voľbou objemu ozvučnice (parametr )

10 Amplitúdová frekvenčná charakteristika (CB) G CB s s s s Q C C C TC 9 0log 0 G(j) [db] Q TC =0.5 Q TC =0.7 Q TC = Q TC =.4 Q TC = -7 0,,0 0,0 C

6.05.06 Amplitúdová frekvenčná charakteristika (CB) V porovnaní s nekonečnou ozvučnicou má amplitúdová frekvenčná charakteristika reproduktora v zatvorenej ozvučnici posunutú charakteristickú

11 Amplitúdová frekvenčná charakteristika (CB) V porovnaní s nekonečnou ozvučnicou má amplitúdová frekvenčná charakteristika reproduktora v zatvorenej ozvučnici posunutú charakteristickú (rezonančnú) frekvenciu smerom k vyšším frekvenciám G CB s R 0 G sn sn sn Q TC 0log 0 G(j) [db] Q TS =0,5 Medzná frekvencia reproduktora v zatvorenej ozvučnici môže byť vyššia alebo nižšia, než u samotného reproduktora (t.j. v nekonečnej ozvučnici). Dôležité je vedieť kedy!!! =0 = = =5 =0 0,,0 0,0 s Celkový činiteľ kvality reproduktora v zatvorenej ozvučnici je väčší, čo sa prejaví zmenou tvaru charakteristiky.

12 Ako závisí medzná frekvencia AFCH od Q TC Q TS =0, Q TS =0,3 Q TS =0,4 Q TS =0,5 Q TS =0,6 Q TS =0,7 f Q f TC 3( CB) S QTS QTC QTC f 3 /f S 3 pre Q TC fs f3( CB),min Q TS 0 Q TC reproduktor v zatvorenej ozvučnici má minimálnu (najnižšiu) medznú frekvenciu pri Q TC =0.707 je to teoreticky najnižšia dosiahnuteľná medzná frekvencia pre reproduktor s danými hodnotami f S a Q TS jej hodnotu vieme vypočítať podľa vyššie uvedeného vzťahu

13 Príklad Uvažujeme reproduktor s nasledovnými parametrami: f S =37Hz Q TS =0.3 V AS =3lit. Chceme navrhnúť zatvorenú ozvučnicu tak, aby sústava CB mala najväčšiu šírku pásma smerom k nízkym frekvenciám (t.j. najnižšiu medznú frekvenciu) Riešenie Cieľový parameter : Q TC Q TC. Vypočítame : 3.88 Q TS 0.3 VAS 3. Vypočítame VAB: VAB 8. lit 3.88 fs Medzná frekvencia bude : f3( CB),min 8.8 Hz Q 0.3 TS

14 0 6 k (G).,5,0,5,0 0,5 NIB N CB Menovitá účinnosť sústavy (CB) 3 7 fs VAS 9,6 0 Teoretická menovitá účinnosť sústavy Q 0,5,0,5,0 Q TC ES Koeficient účinnosti sústavy CB závisí od celkového činiteľa akosti Q TC. Nadobúda maximálnu hodnotu pre Q TC =,. Je to jedno z cieľových kritérií pri návrhu zatvorenej ozvučnice. Vidíme, že menovitá účinnosť reproduktora sa pridaním zatvorenej ozvučnice nezmení, tj. závisí iba od parametrov reproduktora a nie od parametrov ozvučnice. Tento záver je však platný iba vtedy ak platí predpoklad ideálnej ozvučnice s dokonale pohltivými vnútornými stenami. V praxi sa steny ozvučnice obkladajú tlmiacim materiálom a vnútro ozvučnice sa plní pórovitým materiálom s nízkou hustotou, ktorého úlohou je zabrániť odrazom a vzniku stojatého vlnenia. Vhodnou voľbou reproduktora, objemu ozvučnice a tlmiaceho materiálu možno skutočnú účinnosť sústavy oproti menovitej zlepšiť až o 5%, nevhodnou voľbou však tiež mierne zhoršiť. Skutočná účinnosť sústavy Závisí od tzv. koeficientu účinnosti, medznej frekvencie a skutočnoho objemu ozvučnice. Skutočný objem ozvučnice môže byť menší než vypočítaný, pretože pri vyplnení vnútra ozvučnice pórovitým materiálom sa v ozvučnici zväčší hustota prostredia, v ktorom sa šíri zvuková vlna, čím sa zmenší akustická poddajnosť, ktorú reprezentuje. Aby sa poddajnosť vrátila na pôvodnú hodnotu, je potrebné skutočný objem ozvučnice zmenšiť N CB k f V 3( CB ) B k f 3 3( CB) V koeficient účinnosti (efficiency factor) medzná (skutočná) frekvencia sústavy skutočný objem ozvučnice B

15 Príklad Uvažujeme reproduktor s nasledovnými parametrami: f S =37Hz Q TS =0.3 V AS =3lit. Chceme navrhnúť zatvorenú ozvučnicu tak, aby sústava CB mala potenciálne najväčšiu účinnosť Riešenie Cieľový parameter : Q. TC Q TC.. Vypočítame : 0.8 QTS 0.3 VAS 3. Vypočítame V :.96 lit AB VAB 0.8

16 Výchylka reproduktora (CB) x s P X s D CB E x CB CB Výchylková citlivosť reproduktora (CB): - k mw x CB x IB x CB x IB Výchylková funkcia reproduktora (CB): X CB s s s s Q C C C TC C s

17 Výchylka reproduktora výchylka reproduktora v zatvorenej ozvučnici závisí od frekvencie podobne, ako reproduktor v nekonečnej ozvučnici amplitúda výchylky je (+) krát menšia, než u reproduktora v nekonečnej ozvučnici je to vďaka akustickej poddajnosti ozvučnice, ktorá zmenšuje celkovú poddajnosť sústavy reproduktor sa stáva tuhším dôsledkom zmenšenia výchylky reproduktora je menšie nelineárne skreslenie pri maximálnom výkone poddajnosť ozvučnice taktiež chráni reproduktor pred poškodením

18 Frekvenčná charakteristika výchylky reproduktora v zatvorenej ozvučnici X s CB s s Q C C TC,0 Q TC =0,5 Q TC =0,7,5 Q TC = Q TC =,4 X(j),0 Q TC = 0,5 0,0 0,,0 0,0 / C

19 Frekvenčná charakteristika výchylky reproduktora v zatvorenej ozvučnici k X s x CB CB sn sn Q M S k X X(j),0 0,5 Q TS =0,5 =0 = = =5 =0 0,0 0,,0 0,0 s

Podobné dokumenty

Technická univerzita v Košiciach

Technická univerzita v Košiciach Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra elektroniky a multimediálnych telekomunikácií Multiwaveletová transformácia obrazu Študijný program: IE_Ing_D, MTel_Ing_D