Автомобильные сабвуферы

Изобилие автомобильных сабвуферов в магазинах часто ставит покупателя в тупик. Что выбрать? Какими основными параметрами должен обладать автомобильный сабвуфер? Для чего, в итоге, нужны эти параметры?

 А все просто: эти параметры вам пригодятся при проектировании  акустического оформления, правильно подобранного для вашего сабвуферного динамика. Можно ли обойтись без  знания  параметров и теории? Можно. Но тогда вы будете ежедневно задаваться вопросами типа: «почему мой сабвуфер гудит, вместо того, чтобы играть?», «Почему мой сабвуфер слишком тихо играет?», «Почему не получается плотного и качественного баса?» и т.п. Автомобильный сабвуфер - это  отдельная акустическая система, она предназначена для качественного,  полноценного воспроизведения исключительно низких частот звукового диапазона,   это диапазон от 20 Гц до 80 Гц. Глубокого, настоящего баса, всей полноты звучания в автомобиле без сабвуфера вы никогда не получите. Стандартная акустика не может заменить сабвуфер, она, конечно, старается это сделать, но в итоге мы слышим только жалкую пародию на бас. Сабвуфер же позволит   разгрузить акустику на низких частотах,  придать яркости и глубины звучания вашим любимым музыкальным композициям. Качество звука сильно повысится, поскольку вам не придется перегружать басами фронтальную акустику, а, следовательно, уменьшится и количество искажений звука.

 

Параметры сабвуфера

 Понимание основных параметров динамика сабвуфера вам   пригодиться в процессе проектирования и постройки ящика для вашего сабвуфера. Нужно знать абсолютный минимум данных для расчета сабвуферного ящика, а именно -  резонансную частоту динамика Fs, полную добротность Qts и эквивалентный обьем Vas. Если параметр неизвестен и нет возможности измерить самому – лучше не браться за этот динамик, ничего хорошего из этого не выйдет. 

 

Резонансная частота (Fs) -  это частота резонанса динамика без всякого акустического оформления. Она, собственно, так и измеряется – динамик подвешивают в воздухе на как можно большем расстоянии от окружающих предметов, чтобы его резонанс зависел только от его собственных характеристик – жесткости подвески и  массы подвижной системы. Говорят, что чем ниже резонансная частота, тем лучше выйдет сабвуфер. Это верно отчасти, а для некоторых конструкций слишком низкая частота резонанса – помеха. Низкая – это 20 – 25 Гц. Ниже 20 Гц – редкость. Выше 40 Гц – считается высокой, для сабвуфера.

 Полная добротность (Qts)

 Добротность сабвуфера – не качество изделия, а соотношение вязких и упругих сил, сосуществующих в подвижной системе динамика рядом с частотой резонанса. Подвижная система динамика во многом сродни подвеске автомобиля, где существуют пружина и амортизатор. Пружина создает упругие силы - накапливает и отдает энергию в процессе колебаний,   амортизатор  же – источник вязкого сопротивления, тот ничего не накапливает, а только поглощает и рассеивает в виде тепла. То же самое происходит и при колебаниях диффузора , а также всего, что к нему прикреплено. Что означают числа добротности? Высокое значение добротности означает, что в сабвуфере преобладают упругие силы. Ну – как автомобиль без амортизаторов. Если наехать на камешек, то колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое. На той   резонансной частоте, которая присуща этой колебательной системе. А применительно к громкоговорителю это означает выброс частотной характеристики на частоте резонанса, тем больший, чем выше полная добротность системы. Наиболее высокая добротность, измеряемая тысячами – у колокола, который  ни на какой частоте, кроме резонансной, звучать не будет. Популярный метод простой диагностики подвески машины покачиванием – не что иное, как измерение добротности подвески, древним, кустарным способом. Если привести подвеску в порядок, то есть прицепить параллельно пружине  еще амортизатор, то накопленная при сжатии пружины энергия уже лишь частично вернется обратно, а частично будет загублена амортизатором. Это и есть снижение добротности системы. Теперь вернемся к динамику. С пружиной у динамика все просто и ясно. Это – подвеска диффузора. А где же амортизатор? Амортизаторов – целых два, работающих параллельно. Таким образом - полная добротность динамика складывается из двух: механической и электрической.

 

Механическая добротность  сабвуфера определяется главным образом  именно выбором материала подвеса, в основном – центрирующей шайбы, а не внешнего гофра. Больших потерь тут обычно не бывает, вклад механической добротности в полную не превышает 10 – 15%. А основной вклад принадлежит электрической добротности. Жесткий из жестких амортизатор, работающий в колебательной системе динамика –   ансамбль из звуковой катушки и магнита. Сделанный, по своей природе, электромотором, он может работать как генератор, и именно этим  он и занят вблизи частоты резонанса, в то время как скорость и амплитуда перемещения звуковой катушки – максимальны. Катушка двигается в магнитном поле и вырабатывает ток,  нагрузкой же для такого генератора служит выходное сопротивление усилителя,   практически – ноль. Получается   электрический тормоз, каким снабжены все электрички. В электричках тоже при торможении тяговые двигатели  работают в режиме генераторов, а нагрузкой их становятся батареи тормозных сопротивлений на крыше. Величина вырабатываемого тока будет тем больше, чем сильнее магнитное поле – то, в котором движется звуковая катушка. Выходит, что чем мощнее магнит динамика, тем ниже, при прочих равных данных, его добротность. Но, поскольку в формировании этой величины участвуют также длина провода обмотки, и ширина зазора в магнитной системе – то делать окончательный вывод только на основании размера магнита – преждевременно.

Низкой считается полная добротность динамика меньше 0,3 – 0,35, а высокой - больше 0,5 – 0,6.

 

Эквивалентный объем (Vas)

Основная масса современных головок громкоговорителей основаны на принципе «акустического подвеса». Концепция  этого самого акустического подвеса заключается в установке динамика в заданный объем воздуха, такой, чтобы упругость его была сопоставима с упругостью подвеса динамика. Таким образом, получается, что в параллель к уже имеющейся пружине в подвеске  поставили еще одну.  При этом эквивалентным объемом будет  такой, при котором вновь появившаяся пружина равна по упругости уже имеющейся. Величина нашего эквивалентного объема определяется и жесткостью подвеса, и диаметром динамика. Так   - чем мягче подвес, тем больше будет величина воздушной подушки, присутствие которой начинает беспокоить динамик. То же происходит и с изменением диаметра диффузора. При одном и том же смещении большой диффузор будет сильнее сжимать воздух внутри ящика,   испытывая  и большую ответную силу упругости воздушного объема. Это обстоятельство зачастую и определяет выбор размера динамика, точно исходя из имеющегося объема для размещения его акустического оформления. Самые большие диффузоры создают предпосылки для высокой отдачи сабвуфера, но требуют и очень больших объемов. Интересные родственные связи у эквивалентного объема с резонансной частотой, без  их осознания   легко промахнуться. Эквивалентный объем определяется диаметром диффузора и той же жесткостью, а резонансная частота - жесткостью подвеса и массой подвижной системы. В итоге возможна такая ситуация: предположим, имеются два динамика одинакового размера, с одинаковой частотой резонанса. Но только у одного из них это значение частоты получается вследствие тяжелого диффузора и жесткой подвески, а у другого – как раз, наоборот, вследствие легкого диффузора на мягком подвесе. Эквивалентный объем у такой пары, при всей внешней схожести, может очень существенно различаться, и даже при установке в один и тот же ящик результаты будут очень и очень различны.