阻抗曲線的測(cè)量相對(duì)比較簡(jiǎn)單,能不能從阻抗曲線的形狀來(lái)判斷倒相箱的調(diào)試是否合理,是許多朋友關(guān)心的問(wèn)題。
有許多書(shū)明確提出了一些判斷的方法,在重述這些方法之前,我們先來(lái)看看倒相箱阻抗曲線的典型形狀:
在上圖中,倒相箱的阻抗曲線形成了兩個(gè)明顯的峰,兩峰中夾著一個(gè)谷,這就是倒相箱阻抗曲線的典型形狀。其中,頻率較低的峰的頻率可記作fl,頻率較高的峰對(duì)應(yīng)的頻率可記為fh,而谷的位置記為fb。fb就是倒相管與箱體共同組成的一個(gè)亥姆霍茲共鳴腔的諧振頻率,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是倒相箱的諧振頻率,fb的b就是box的簡(jiǎn)寫(xiě)。(附加一個(gè)問(wèn)題,這個(gè)頻率與單元的參數(shù)有沒(méi)有關(guān)系?)
上文說(shuō)到許多書(shū),既有科普的也有專(zhuān)業(yè)的,提出了一些判斷方法,這些方法大意(表述不全面不到位的,請(qǐng)大家補(bǔ)充)是:
1、谷的高度,也就是歐姆數(shù)值,越接近于單元額定阻抗,說(shuō)明音箱的氣密性越好。反之,谷的高度越高,也就是與額定阻抗的差距越大,說(shuō)明音箱漏氣越嚴(yán)重。
2、調(diào)諧良好的雙峰形狀是等高的。低頻峰高,說(shuō)明倒相管的口徑偏大;高頻峰高,說(shuō)明倒相管的口徑偏小。
3、箱體體積大,雙峰之間的距離;箱體體積小,雙峰之間的距離大。
很多人,包括許多工程師都把這些方法應(yīng)用在倒相管的調(diào)整中。但是,嚴(yán)格地說(shuō),除了第3點(diǎn),前兩點(diǎn)都不準(zhǔn)確甚至是錯(cuò)誤的,而第3點(diǎn)雖然沒(méi)錯(cuò),但對(duì)箱體的調(diào)整工作實(shí)際上沒(méi)有什么指導(dǎo)意義。
以下用大家熟悉的lspcad做一些模擬,對(duì)這些方法進(jìn)行討論。
1、首先,谷的高度可以小于額定阻抗。把上面所說(shuō)的”額定阻抗“換成”直流電阻“將合理得多,下圖是一個(gè)peerless 8ohm單元在一個(gè)假定損耗很小的箱體上的阻抗模擬結(jié)果(QB3調(diào)準(zhǔn),Ql和Qa均為100,吸音棉為0),可以看到,谷的高度僅有6.3ohm左右,接近單元的Re,比額定阻抗8ohm小得多:
其次,影響谷的高度的主要因素是倒相箱系統(tǒng)的損耗。倒相箱的損耗主要有泄露損耗(Ql)、吸收損耗(Qa)和倒相管損耗(Qp)。雖然泄露損耗是主要的損耗,但不能由“泄露"兩個(gè)字就以為是漏氣決定的,箱壁的強(qiáng)度也有很大的影響。并且由于倒相箱普遍填充有吸聲材料,后二者也可以是非常明顯的。比如在上面的模擬中,把Ql和Qa分別設(shè)為7和30,谷的低點(diǎn)升高到7.8ohm左右,仍然低于額定阻抗,而吸音材料的量設(shè)為30%時(shí),就上升到8.4ohm左右:
2、關(guān)于雙峰的高度,這里以lspcad自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)中的peerless六寸半單元831975為例,做一個(gè)倒相箱設(shè)計(jì)模擬,按常用的QB3響應(yīng)設(shè)計(jì),得到下圖的結(jié)果:
從圖中可以看出,即使按較理想的QB3響應(yīng)進(jìn)行模擬,雙峰仍然是不完全等高的。
在這個(gè)基礎(chǔ)上,將通過(guò)延長(zhǎng)倒相管長(zhǎng)度,將箱體調(diào)諧頻率降到與fs相等的41.3Hz,并少量填充吸音棉,可以使雙峰等高:
其實(shí)可以假設(shè)一種理想狀態(tài),即箱系統(tǒng)沒(méi)有任何損耗,并且箱體調(diào)諧頻率fc=fs,雙峰確實(shí)也是等高的。但是這種情況是不可能存在的。
現(xiàn)在保持其他參數(shù)不變,再延長(zhǎng)倒相管長(zhǎng)度,使fc進(jìn)一步降低,可以看到雙峰不等高了,低頻峰低于高頻峰:
反過(guò)來(lái),縮短倒相管長(zhǎng)度,使fc升高,低頻峰就高于高頻峰:
一般來(lái)說(shuō),fc≈fs時(shí),雙峰接近等高;當(dāng)fc<fs時(shí),高頻峰較高;當(dāng)fc>fs時(shí),低頻峰較高。這樣看來(lái),雙峰等高的原則應(yīng)該是正確的?我們?cè)俑淖儐卧膮?shù)看看情況又是會(huì)是怎么樣的。
現(xiàn)在僅改變這個(gè)單元的BL值,使Qes發(fā)生變化,Qts也會(huì)相應(yīng)地改變,此時(shí),箱體的fc/fs也要做出相應(yīng)的調(diào)整。以下再按QB3響應(yīng)設(shè)計(jì):
這樣,雖然調(diào)諧是合理的,但雙峰不等高,低頻峰又高了。
如果一定調(diào)整到雙峰相等,反而得到調(diào)諧不良的結(jié)果:
反過(guò)來(lái),如果單元具有較高的Q,設(shè)計(jì)制作良好的箱體常常(但不是一定)具有低于fs的fc,因此高頻峰可能高于低頻峰。
綜合以上結(jié)果可以看出:
A:在fc接近fs時(shí),雙峰比較接近等高。fc明顯小于fs時(shí),高頻峰較高;fc明顯大于fs時(shí),低頻峰較高。雙峰是否等高,主要與fc/fs有關(guān)。
B:t/s參數(shù)不同的單元,需要不同的fc/fs,接近fs的fc并不總是理想的,這時(shí)良好的設(shè)計(jì)反而是得到不等高的阻抗雙峰。
C:由于多數(shù)情況下,理想的fc/fs≠1,因此合理的雙峰常常不等高,換句話說(shuō)就是等高的雙峰常常意味著調(diào)諧不良。
此外,必須提到,不同功率水平下,阻抗曲線的形狀是不同的,峰谷的高度甚至峰谷的位置,都會(huì)隨著功率水平發(fā)生明顯的變化。以上的結(jié)果只有在功率很小時(shí)才成立,隨著功率增大,最明顯的變化就是低頻峰的高度降低,這時(shí)候,原來(lái)不等高的可能變成等高,而等高的也會(huì)變成不等高。而吸音棉的增減也會(huì)影響雙峰高度,等等。
總之,用雙峰的高度等阻抗曲線的形狀來(lái)判斷倒相箱體調(diào)諧情況,不但沒(méi)有指導(dǎo)意義,而且常常是錯(cuò)誤的。至于倒相管長(zhǎng)度與口徑是密切相關(guān)的,那些常識(shí)方面的錯(cuò)誤,就不提了。
那在調(diào)整中,阻抗曲線有什么用呢?主要可以用于兩個(gè)方面的判斷。
A、判斷箱體的調(diào)諧情況是否符合設(shè)計(jì)預(yù)期。比如將初步完成的箱系統(tǒng)的阻抗曲線與模擬的進(jìn)行比較,如果差異較大,可以據(jù)此尋找原因。具體過(guò)程可以參考D‘Appolito的《實(shí)用揚(yáng)聲器測(cè)量》。這里要注意的是,阻抗測(cè)量結(jié)果受測(cè)量電平影響很大,T/S參數(shù)測(cè)量時(shí)的信號(hào)電平以及最后實(shí)測(cè)時(shí)的電平都會(huì)造成這個(gè)差異,應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。
B、發(fā)現(xiàn)箱系統(tǒng)的異常諧振,對(duì)異常諧振進(jìn)行處理。箱體內(nèi)的駐波模式、箱壁甚至盆架對(duì)聲波的反射、箱內(nèi)隔板造成的類(lèi)似二次倒相的異常諧振、以及箱壁的振動(dòng)等都可能造成阻抗曲線上的異常諧振峰出現(xiàn)。如下圖所示,出現(xiàn)了四個(gè)峰,提示可能存在兩種不同原因的異常情況,增加吸音棉后消除了頻率最高的小峰,但頻率較低的諧振峰仍然沒(méi)有完全解決。可以進(jìn)一步進(jìn)行一些調(diào)整,確定并解決問(wèn)題。當(dāng)然,多數(shù)的異常情況不會(huì)這么明顯,需要認(rèn)真測(cè)量與觀察。
增加吸音材料前
增加吸音材料后
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