Akustisk fjädring
.png)
Akustisk fjädring ( luftfjädring , stängd låda , förseglad låda ) är en metod för design och användning av högtalarskåp som använder en eller flera högtalarelement monterade i en förseglad låda eller skåp. Akustiska fjädringssystem minskar basdistorsion som kan orsakas av stela motorupphängningar i konventionella högtalare.
En kompakt akustisk upphängd högtalare beskrevs 1954 av Edgar Villchur , och den kom till kommersiell produktion av Villchur och Henry Kloss med grundandet av Acoustic Research i Cambridge, Massachusetts. 1960 upprepade Villchur att: Det första syftet med den akustiska upphängningsdesignen, utöver enhetlighet av frekvensrespons, kompakthet och utvidgning av respons till lågbasområdet, är att avsevärt minska nivån av basdistorsion som tidigare hade varit tolereras i högtalare. Detta uppnås genom att ersätta en luftfjäder med en mekanisk. Därefter beskrevs teorin om högtalare med stängda låda utförligt av Small.
Högtalarskåp med akustisk fjädring kan ge välkontrollerad basrespons, särskilt i jämförelse med ett högtalarhölje av motsvarande storlek som har en basreflexport eller ventil. Basventilen förstärker lågfrekvent utgång, men med avvägningen att introducera fasfördröjning och noggrannhetsproblem vid återgivning av transienta signaler. Förseglade lådor är i allmänhet mindre effektiva än ett basreflexskåp för samma lågfrekventa avstängning och höljesvolym, så ett högtalarskåp med förseglad låda kommer att behöva mer ström för att leverera samma mängd akustisk lågfrekvent basutgång.
Teori
Den akustiska upphängda bashögtalaren använder den elastiska luftkudden i ett förseglat hölje för att ge återställande kraft för basmembranet. Luftkudden fungerar som en tryckfjäder. Eftersom luften i skåpet tjänar till att styra bashögtalarens rörelse, kan förarens fysiska styvhet minskas. högtalarhöljet en mer linjär återställande kraft för basens membran, vilket gör att den kan svänga ett större avstånd (utflykt) på ett linjärt sätt. Detta är ett krav för låg distorsion och hög reproduktion av djup bas av förare med relativt små koner.
Även om akustiska upphängningsskåp ofta kallas "sealed box"-design, är de inte helt lufttäta. En liten mängd luftflöde måste tillåtas så att högtalaren kan anpassa sig till förändringar i atmosfärstrycket. Ett halvporöst konomslag tillåter tillräckligt med luftrörelse för detta ändamål. De flesta Acoustic Research- designerna använde en PVA-sealer på skumomslutningarna för att möjliggöra en längre komponentlivslängd och förbättra prestanda. Ventileringen skedde via tygspindeln och tygdammlocken, och inte så mycket genom konomslutningen.
Akustiska upphängda bashögtalare är fortfarande populära i hi-fi- system på grund av deras låga distorsion. De har också lägre gruppfördröjning vid låga frekvenser jämfört med basreflexdesigner, vilket resulterar i bättre transientrespons. Hörbarheten av denna fördel är dock något omtvistad. Som noterats av Small, antydde en analys utförd av Thiele att skillnaderna mellan korrekt justerade system av båda typerna sannolikt är ohörbara.
På 2000-talet använde de flesta subwoofers , basförstärkarskåp och ljudförstärkande högtalarskåp basreflexportar, snarare än en förseglad boxdesign, för att få en mer utökad lågfrekvensrespons och för att få högre ljudtrycksnivå (SPL). Konstruktörerna av högtalarhöljet och deras kunder ser risken för ökad distorsion och fasfördröjning som ett acceptabelt pris att betala för ökad baseffekt och högre maximal SPL. Som sagt, om man designar ett ljudsystem för en musikstil där mycket exakta, exakta basrytmer är en viktig del av genren, kanske man vill överväga fördelarna med slutna bashögtalare och subwoofers.
Akustisk prestanda
De två vanligaste typerna av högtalarhölje är akustisk fjädring (kallas ibland pneumatisk fjädring) och basreflex, så de är värda att jämföra. I båda fallen påverkar justeringen den nedre delen av förarens respons, men över en viss frekvens blir själva drivrutinen den dominerande faktorn och storleken på kapslingen och portarna (om några) blir irrelevanta.
I allmänhet har akustiska fjädringssystem (förare plus hölje) en andra ordningens akustisk (12 dB/oktav) roll-off under −3 dB-punkten. Basreflexdesigner har en fjärde ordningens akustisk roll-off (24 dB/oktav). Med en drivrutin som är lämplig för båda typerna av kapsling kommer det ideala basreflexskåpet att vara större, ha en lägre −3 dB-punkt, men båda systemen kommer att ha samma spänningskänslighet i passbandet.
Till höger är en simulering av lågfrekvensresponsen hos en typisk 5-tums mellanhögtalare, FaitalPRO 5FE120 mellanhögtalare genererad, erhållen med WinISD, för idealiska förseglade (gula) och portade (cyan) höljeskonfigurationer. Den portade versionen lägger till ungefär en oktav av basförlängning, vilket sänker −3 dB-punkten från 100 Hz till 50 Hz, men avvägningen är att kabinettstorleken är mer än dubbelt så stor, 8 liter invändigt utrymme mot 3,8 liter. Det är också värt att notera att: a) över 200 Hz simuleringarna konvergerar och det inte finns någon skillnad i utsignal, och b) under 32 Hz producerar den förseglade kapslingen mer lågfrekvent utsignal. Ett portat skåp ger alltså inte förbättrad basutsignal över hela låg- frekvensomfång.
Small presenterade den fysiska effektiviteten-bandbredd-volymbegränsningen för systemdesign med slutna låda. Genom att beakta variationen i referensverkningsgraden för föraren som arbetar i systemhöljet, bestämdes förhållandet mellan maximal referensverkningsgrad och gränsfrekvens och höljesvolym för högtalarsystem med sluten låda. Därefter härledde Small ett liknande förhållande för högtalarsystem med ventilerade boxar. När Small jämförde dessa två uppsättningar av resultat, avslöjade de att systemet med slutna boxar har ett maximalt teoretiskt värde på referenseffektivitet som är 2,9 dB lägre än det för systemet med ventilerad box. Detta tyder på att en akustisk upphängd högtalare med samma kapslingsvolym och lågfrekvent −3 dB cut-off som ett ventilerat boxsystem kommer att vara upp till 2,9 dB mindre känslig än sin motsvarighet. Alternativt, om referensverkningsgraden och gränsfrekvensen för de två systemen är densamma, kommer kapslingsvolymen för den akustiska upphängda högtalaren att vara ungefär dubbelt så stor som den för det ventilerade systemet.
Den akustiska rullningen av akustiska fjädringskonstruktioner gör dem lättare att integrera med andra förare med en crossover (passiv eller aktiv). Detta gör den till ett idealiskt val för mellanregisterhöljen såväl som för satellithögtalare och subwoofersystem [ hänvisning behövs ] .
I flervägshögtalare
Även om hi-fi-högtalare i box ofta beskrivs som akustiskt fjädrande eller portade (basreflex), beroende på frånvaron eller närvaron av ett portrör/ventil, är det också sant att i typiska boxhögtalare med mer än två drivenheter, mellanregisterelement mellan bashögtalaren och diskanthögtalaren är vanligtvis utformade som akustisk fjädring, med ett separat, tätat luftutrymme, även om själva bashögtalaren inte är det. Ett anmärkningsvärt undantag från detta var dock Sonus Faber Stradivari Homage, som använde ett portat hölje för mellanregistret.
Se även
- Basreflex – en typ av högtalarhölje som använder en port (hål) eller ventil inskuren i skåpet och en sektion av rör eller rör som är fäst vid porten.
- Högtalarhölje
- Passiv radiator (högtalare)
- Transmission linje högtalare