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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Inversor de fase acústica. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes A implementação de reprodução de alta qualidade das frequências mais baixas da faixa de áudio apresenta dificuldades conhecidas, devido às deficiências inerentes aos alto-falantes nessa faixa de frequência. Os principais são um aumento no coeficiente de distorção harmônica do alto-falante em frequências de áudio mais baixas, a presença de um pico ressonante do sistema móvel e uma queda na eficiência da radiação com a diminuição da frequência. Se você instalar o alto-falante em uma blindagem ou em uma caixa grande, a saída do alto-falante em baixas frequências aumentará significativamente. No entanto, ao trabalhar em uma blindagem grande, o alto-falante apresenta uma ressonância natural pronunciada do sistema móvel e distorções não lineares bastante grandes. O grande valor da distorção não linear do alto-falante em baixas frequências se deve, como se sabe, ao fato de que com a mesma potência fornecida ao alto-falante, a amplitude das oscilações do sistema móvel aumenta com a diminuição da frequência. Como a conformidade das ondulações é limitada, isso limita o aumento da amplitude das oscilações - ocorrem distorções não lineares. O papel negativo da auto-ressonância de um sistema móvel tem sido repetidamente considerado na literatura. Para melhorar o desempenho do alto-falante em frequências mais baixas, você pode usar um inversor de fase acústica. Vamos considerar em termos gerais o princípio de operação de um inversor de fase. O alto-falante é instalado em uma caixa bem fechada por todos os lados. A caixa possui um orifício para instalação de um alto-falante e um orifício adicional com o qual termina a seção do tubo, conforme mostrado na figura.
A elasticidade do ar no volume da caixa e a massa de ar no tubo formam um sistema oscilatório que possui ressonância mecânica própria na frequência f0. Este sistema oscilatório, quando o alto-falante está em operação, carrega o sistema móvel. Nesse dispositivo, a radiação da abertura do tubo coincide em fase com a radiação da parte frontal do difusor em uma frequência acima de f0. Normalmente, a frequência f0 é escolhida de modo que coincida com a frequência da ressonância mecânica do sistema móvel do alto-falante. O inversor de fase reduz a distorção harmônica em frequências mais baixas e suaviza o pico ressonante do alto-falante. Além disso, a eficiência da radiação das frequências mais baixas da faixa de áudio aumenta. A frequência de sintonia do inversor de fase depende do volume da caixa, da área do furo (tubo) S e do comprimento do tubo L. Em acústica, existe uma expressão que permite calcular o volume de uma caixa quando todas as outras grandezas são conhecidas:
Nesta expressão, c é a velocidade do som e ω0 é a frequência angular igual a 2πf0. Para cálculos práticos, a fórmula é mais conveniente:
aqui todas as dimensões são expressas em centímetros, e o volume ocupado pelo tubo também é levado em consideração. O volume da caixa assim calculado deve ser acrescido do volume ocupado pelo alto-falante e pela tampa absorvente. A caixa para o inversor de fase não precisa ser retangular, também pode ser feita na forma de um prisma triédrico para uma estrutura angular ou em algum outro formato adequado. No entanto, não deve ser feito muito alto em comparação com as dimensões transversais. A área da abertura do tubo é igual à área da abertura radiante do difusor, que pode ser definida como a área de um círculo desenhado no meio da largura das ondulações. Dois alto-falantes podem ser instalados em um inversor de fase se seus parâmetros diferirem pouco entre si. O uso de dois alto-falantes permitirá obter uma resposta de frequência mais uniforme. Além disso, a eficiência do sistema é melhorada, pois a potência fornecida aos alto-falantes é duplicada, enquanto a potência irradiada é quase quadruplicada se os alto-falantes forem colocados próximos o suficiente. Quando dois alto-falantes são usados, a área da abertura do tubo é considerada . a soma das áreas das aberturas radiantes de ambos os alto-falantes. O inversor de fase neste caso é calculado para uma frequência igual à raiz quadrada do produto das frequências de ressonância dos alto-falantes. A caixa bass reflex deve ser feita de madeira maciça ou compensado com espessura de 15-20 mm, caso contrário a qualidade da reprodução será prejudicada. Para evitar ressonâncias parasitas no interior da caixa na região das médias frequências sonoras, é necessário revestir as paredes laterais e traseiras da caixa, bem como as paredes superior e inferior com uma camada de material absorvente (feltro, fibra de vidro, etc.) 20-40 mm de espessura. Também é adequada borracha esponjosa de 10 a 15 mm de espessura, que não possui um filme contínuo na superfície voltada para o interior da caixa. No entanto, o resultado será um pouco pior do que no caso de usar feltro. Em conclusão, refira-se que os equipamentos (receptores, amplificadores) não devem ser colocados dentro da caixa do inversor de fase, pois, em primeiro lugar, haverá más condições de resfriamento para o equipamento em um volume fechado e, em segundo lugar, será necessário aumentar ainda mais o volume da caixa.
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