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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Amortecimento mecânico de difusores. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes Equipamentos de rádio domésticos produzidos pela indústria nacional (TVs, receptores, gravadores) geralmente usam cabeçotes dinâmicos de banda larga de baixa potência, como 2GD-40, ZGD-38, etc. banda de frequências reproduzíveis ), essas cabeças apresentam desvantagens significativas: irregularidade significativa na resposta de frequência da radiação em frequências médias; a presença de sons estranhos (para alguns alto-falantes) ao reproduzir um sinal senoidal na faixa de 500...2 Hz; variação significativa nos parâmetros entre amostras individuais. Todas as desvantagens listadas são causadas por um motivo - a formação de superfícies ressonantes em pequenas áreas do difusor, ondulação ou colar. As áreas dessas superfícies podem ser pequenas, mas devido ao alto fator de qualidade do processo ressonante resultante, emitem ondas acústicas muito intensas. As frequências de ressonância de seções individuais dos difusores são diferentes, o que leva a uma resposta de frequência irregular da radiação da cabeça e ao seu padrão direcional. A influência de tais ressonâncias locais é tão grande que muitas vezes a reprodução de um sinal sinusoidal por uma cabeça, mesmo de potência relativamente baixa, é acompanhada por sons estranhos perceptíveis ao ouvido. Quando a potência do sinal de entrada aumenta para o valor nominal, a probabilidade de sobretons estranhos aumenta acentuadamente. A seção do difusor que é “culpada” pelo aparecimento de sons estranhos pode ser detectada por uma mudança brusca na cor do timbre do som (aumento ou desaparecimento do tom) quando você toca levemente sua superfície. Na ausência de tons audíveis, as áreas ressonantes podem ser localizadas usando uma pequena cápsula de microfone (por exemplo, DEMS) conectada a um osciloscópio. A cápsula é colocada acima de diferentes seções do difusor a uma distância de 1...3 mm e o formato do sinal é observado quando ondas quadradas com frequência de 50...100 Hz são aplicadas na cabeça (Fig. 1, a ). Quando a cápsula está localizada acima da superfície ressonante, a resposta observada na tela do osciloscópio é modulada por um sinal senoidal de decaimento lento (Fig. 1, b). Se você retirar a cápsula da superfície do difusor a uma distância de 20...30 cm, então na tela você poderá observar a resposta total de toda a superfície do difusor, que, via de regra, tem um formato complexo (Fig. 1, c).
No decorrer dos testes realizados pelo autor, constatou-se que oscilações ressonantes de alta amplitude ocorrem com mais frequência em segmentos individuais da ondulação ou em pequenas seções do colar. As seções do difusor ressoam com menor amplitude, mas como a área das próprias seções é muito significativa, sua contribuição para a formação da resposta de frequência da radiação da cabeça é bastante grande. Para eliminar essas distorções sonoras, vários métodos foram testados para alterar as características mecânicas das seções ressonantes, bem como modificar as cabeças de acordo com o método dado em [1]. Durante esses trabalhos, constatou-se que aumentar a rigidez do material das seções ressonantes não dá resultados estáveis, e o amortecimento mecânico do difusor e da ondulação com líquidos viscosos (glicerina, óleo de mamona) também é ineficaz. A aplicação de guerlain no colar difusor de acordo com o método descrito em [1] elimina as ressonâncias do colar, mas quase não tem efeito nas ressonâncias locais dos segmentos corrugados e seções do difusor. As ressonâncias locais da ondulação e do difusor são suprimidas pela impregnação das áreas “afetadas” com uma solução de guerlain em gasolina. O autor desenvolveu e oferece aos leitores o seguinte método de refinamento de cabeçotes, que permite obter resultados bons e estáveis. Em primeiro lugar, é necessário preparar soluções de guerlain em gasolina de duas consistências nº 1 e nº 2. Depois de abaixar o pincel e a solução nº 1, devem sair gotas grossas. A solução nº 2 é uma solução meio diluída nº 1. Em seguida, através das janelas do porta-difusor, usando um pincel fino, cubra o espaço entre o colar e o porta-difusor com a solução nº 1. Quando a solução secar, repita a operação. Em seguida, a solução nº 2 deve ser aplicada nas laterais traseira e externa do difusor e na ondulação para que o difusor fique completamente saturado com ela, mas não haja flacidez em sua superfície. Após a secagem, uma fina camada de solução nº 1, com 2...3 cm de largura, é aplicada na ondulação e na parte adjacente do difusor em ambos os lados (uma gota de solução é “esticada” sobre a superfície, como na pintura). Os parâmetros do cabeçote só podem ser medidos no dia seguinte após a repintura. Usando o método acima, os cabeçotes 2GD-40, ZGD-42, ZGD-38, 4GD-53, 4GD-8 foram modificados. Para os três primeiros tipos de cabeças, a irregularidade da resposta de frequência da radiação e dos padrões de radiação na faixa de 500...6 Hz diminuiu significativamente, e as emissões parasitas praticamente desapareceram em suas características transitórias (Fig. 000, d) . Nestes dois últimos, o efeito da modificação é menos pronunciado (devido ao aumento da espessura e rigidez da ondulação e das seções periféricas do difusor), mas também é muito perceptível. O efeito do amortecimento mecânico do difusor nos parâmetros do cabeçote foi testado usando o exemplo da modificação de 18 cabeçotes 2GD-40 (ZGDSh-2). Antes da modificação, seis deles apresentavam sons estranhos quando um sinal senoidal com potência de 1 W era aplicado a eles. O sobretom foi ouvido em uma ou duas frequências discretas na faixa de 600 a 1500 Hz. As fontes de sobretons em cinco casos eram segmentos corrugados localizados ao longo do eixo principal do difusor e, em um caso, era o colar. Para outras quatro cabeças, sobretons apareceram quando um sinal de 3 W foi aplicado a elas (fonte - colar). Todas as cabeças apresentavam características de frequência irregulares de radiação e padrões de radiação, e emissões parasitárias foram observadas em suas características transitórias (Fig. 1c). Depois que os cabeçotes foram modificados, sua resposta de frequência tornou-se mais suave. Na Fig. A Figura 2 mostra a zona de dispersão dentro da qual se ajusta a resposta de frequência da radiação de todas as 18 cabeças (as características foram normalizadas em relação aos valores na frequência de 250 Hz). Quando um sinal senoidal com potência de 8 W foi fornecido aos cabeçotes modificados na faixa de frequência acima de 500 Hz, nenhum tom estranho foi detectado em nenhum dos cabeçotes, o que indica uma redução significativa nas distorções não lineares introduzidas pelo difusor. Devido à alta repetibilidade do formato da resposta em frequência da radiação das cabeças modificadas, torna-se possível nivelá-la ainda mais em toda a faixa de frequências reproduzidas, corrigindo a resposta em frequência do amplificador. Diagrama esquemático do corretor com a resposta de frequência mostrada na Fig. 2 (curva 1), mostrada na Fig. 3. Ao conectar qualquer um dos 18 cabeçotes modificados a um amplificador corrigido, a irregularidade de sua resposta de frequência na faixa de 150...12000 Hz não excedeu ±3 dB, e na frequência de 18 kHz, alguns cabeçotes apresentaram uma queda de não mais que -6 dB. Uma resposta de frequência típica da radiação de uma cabeça com corretor é mostrada na Fig. 4, e sua resposta transitória típica é mostrada na Fig. 1, D. A resposta de frequência do corretor tem um aumento significativo em frequências mais altas, mas isso não leva a uma diminuição perceptível na faixa dinâmica do UMZF, uma vez que a amplitude dos componentes de alta frequência no espectro do sinal musical é pequena. Em alguns casos, você pode limitar-se a corrigir a resposta de frequência da radiação da cabeça para uma frequência de 14...16 kHz, então o aumento na resposta de frequência do corretor na frequência operacional mais alta será significativamente menor. O mesmo corretor também pode ser usado para corrigir a resposta de frequência dos cabeçotes ZGD-42, ZGD-38 e 4GD-53 (o autor modificou dois cabeçotes de cada um dos tipos listados, a resposta de frequência de todos os cabeçotes modificados caiu dentro da zona de dispersão mostrado na Fig. 2). A modificação descrita acima também afeta outros parâmetros das cabeças: a frequência de ressonância natural aumenta em 5...10%, o fator de qualidade acústica diminui em 20...40% (enquanto o fator de qualidade total permanece praticamente inalterado), devido a com um ligeiro aumento na massa do difusor em 1 ...2 dB, o impacto é reduzido, a resistência mecânica do difusor e da ondulação aumenta significativamente. Gostaria de chamar a atenção dos rádios amadores para o fato de que uma diminuição na sensibilidade da cabeça em 1...2 dB equivale a uma diminuição na sua eficiência em 20...37%. Isto impõe certas restrições à aplicabilidade da modificação acima: em projetos onde não há reserva de energia UMZCH, bem como onde a eficiência da fonte de energia é importante, deve-se limitar-se à modificação recomendada em [1]. Deve-se notar também que o corretor melhora o som das peles modificadas não só de acordo com este método e de acordo com o método [1], mas até mesmo das peles inacabadas. Em todos os casos, a resposta de frequência da radiação das cabeças é visivelmente nivelada e, durante a audição comparativa, os especialistas notam um som mais agradável das cabeças com o corretor (tornou-se “suave”, “suculento” e as frequências sonoras mais altas foram reproduzido de forma mais “suave” em comparação com cabeçotes de alta frequência). O som dos cabeçotes modificados melhora sensivelmente ao reproduzir um sinal de maior potência, podendo ser recomendados para uso em equipamentos estacionários, bem como em alto-falantes bidirecionais como emissores de média e alta frequência. O autor comparou o som de um alto-falante no qual são instalados dois cabeçotes 2GD-40 com rotação de 45° no plano horizontal, e um alto-falante bidirecional com cabeçotes 15GD-11A e 10GD-35. Todos os ouvintes notaram que a qualidade do som de um alto-falante unidirecional não era inferior a um alto-falante bidirecional, e alguns até preferiram o alto-falante unidirecional. O método de melhoria dos parâmetros de cabeçotes de banda larga por amortecimento mecânico do material difusor também é muito eficaz quando aplicado em cabeçotes de alta frequência com difusor de papel (ZGD-31, 2GD-36 e 1GD-3). Além disso, recomenda-se primeiro modificar os cabeçotes ZGD-31 e 2GD-36 de acordo com o método dado em [2] (o feltro pode ser substituído por tiras de guerlain). Após a desmontagem do cabeçote, duas camadas da solução nº 1 devem ser aplicadas na superfície interna da ondulação e na parte adjacente do difusor com largura de 1.5...1 cm, e após sua montagem tratar a parte externa do difusor em o mesmo caminho. Para cabeçotes 1 GD-3, recomenda-se aplicar a solução na borda externa do difusor com largura de 3...4 mm. Esta modificação dos cabeçotes de alta frequência suavizou sua resposta de frequência de radiação e características transitórias, mantendo a mesma sensibilidade, e permitiu reduzir significativamente o fator de qualidade acústica e as distorções não lineares introduzidas pelo difusor na parte inferior da faixa de frequência eles se reproduzem (os dois últimos fatores permitem reduzir os requisitos do filtro separador utilizado em conjunto com o cabeçote de alta frequência). Concluindo, deve-se destacar que é possível perceber plenamente todas as vantagens que o amortecimento mecânico do difusor, corrugado, colar e arruela centralizadora do cabeçote proporciona apenas na fábrica. Com efeito, graças a um aumento significativo da resistência mecânica da ondulação e do difusor, torna-se possível torná-los mais finos, o que permitiria manter ou mesmo aumentar a sensibilidade das cabeças, reduzindo a sua frequência de ressonância para 50...80 Hz, e otimizando a impregnação dos difusores, suavizando sua resposta de frequência de radiação. Mas essas possibilidades só podem ser concretizadas na fase de design... Literatura:
Autor: V.Zhbanov
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