форум Виктора А Шапкина Victor A Shapkin Audio

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » форум Виктора А Шапкина Victor A Shapkin Audio » Аудио » Статья фром Electronics world feb.1961


Статья фром Electronics world feb.1961

Сообщений 1 страница 25 из 25

1

Приветствую!)Собственно статья.С таблицей,я думаю... интересно.Ссори за качество.
http://s4.uploads.ru/EFVWr.jpg
http://s5.uploads.ru/tQozq.jpg
http://s4.uploads.ru/ysSN5.jpg
http://s5.uploads.ru/3XUTV.jpg
http://s5.uploads.ru/xfTQF.jpg
С уважением.

2

Друзья,для удобства .Текст.
THE QUEST FOR QUALITY in high-fidelity reproduction of phonograph records usually leads to a profession¬al-type manual (non-automatic) record player or turntable. The record changer has certain operational advantages that have made it very popular, but the man¬ual turntable has limitless quality pos¬sibilities, and these endear it to the earnest seeker after audio perfection. Some of these units have a semi-auto¬matic feature in that the turntable motor is switched on when the tone arm is moved into playing position and the motor is turned off at the end of a rec¬ord. These may be called semi-auto¬matic players or semi-automatic turn¬tables, and they are included in our dis¬cussion.
Some turntables are true professional units that meet National Association of Broadcasters (NAB) standards of qual¬ity for broadcast use. However, there are others that are used as manual rec¬ord players that employ the same drive motor and turntable platter used in a record changer. These units may or may not meet professional broadcast stand¬ards.
The basic function of the turntable is a simple one. It merely has to rotate the record at a specific, constant speed. The speed most commonly used today is, of course, 33% rpm, and hence there are turntables which operate at this single speed or a combination of speeds, depending on the individual require¬ments of the audiophile.
Whatever the speed, 33%, 45, or 78 rpm, the NAB standards require that there be no average speed deviation from it exceeding 0.3 per-cent and that the maximum instantaneous peak deviation from the average speed not ex¬ceed 0.2 per-cent. If the average speed is inaccurate, the exact musical pitch will not be reproduced. If there are rapid speed changes, then "wow" at low frequencies or "flutter" at higher fre¬quencies will be heard. This standard is based on the inability of the ear to aurally detect variations in pitch when the speed deviation is kept at or below the latter figure.
Motors and Platters
Naturally, constancy of speed de¬mands the use of high quality motors. The types of motors commonly used in high fidelity turntables are 4-pole in¬duction motors and hysteresis-syn¬chronous motors. Either type, when well made, will function effectively. However, fluctuations in line voltage will usually affect the speed of induc¬tion motors, whereas the speed of hysteresis-synchronous motors is deter¬mined by the frequency of the alternat¬ing current. As the constancy of a.c. frequency is more easily kept under control than the constancy of line volt¬age, this gives the hysteresis-synchron¬ous motor a slight edge over its rival. Yet, it is possible to design excellent in¬duction motors, and some of the best turntables use them. In these, it is not uncommon to use an induction motor designed so that its stator is magnet¬ically saturated. Under these conditions, changes in line voltage have little effect on speed, which now depends mainly on frequency.
The rotation of a motor does not pro¬gress with steady smoothness like a stream of water. Actually, it moves in a rapid series of pulls and tugs, chugging
along so rapidly that the effect is one of seeming steadiness. However, the mi¬nute hesitations between the "chugs" do exist and they manifest themselves as vibrations or ripples ("flutter" in the re¬produced sound) unless they are smoothed out. An effective way of do¬ing this is by using a turntable platter too heavy to respond to these tiny hesi¬tations. The weight of the platter also creates a flywheel effect that helps to keep the speed of rotation constant when there are quick line voltage fluc¬tuations.
From this, it would seem that the heavier the turntable platter, the better. This probably would be so, except that the heavier the platter, the more powerful the motor needed to rotate it, and increasing the power of the motor cre¬ates additional vibration and adds to the problem of its isolation. Fortunate¬ly, there is a point at which platter weight and motor power meet, and good engineering design matches the one with the other for maximum efficiency.
Rumble
Regardless of the nicety with which the motor and the platter are matched, there is a residual vibration in the motor and drive system that must be kept iso¬lated from the platter. If this vibration is transmitted to the platter, it will be picked up by the cartridge stylus and heard through the loudspeakers a: "rumble," a low-pitched growl. This low-frequency noise signal is usually heard directly, but even if it is not au¬dible, it may distort and modify the sound of all of the music or other ma¬terial on the phonograph record. (Continued on page 48)

The NAB standards state that when playing a silent groove test record, rumble should be at least 35 db below the reference level of 1.4 cm. per sec. peak velocity at 100 cps. This reference level is equal to 7 cm. per sec. at 500 cps and roughly 7 cm. per sec. at 1000 cps.
While this style of rumble measure¬ment has been adopted by most manu¬facturers, there are a few whose speci¬fications read "35 (or more) db below average recording level." Unfortunately, this "average recording level" is not specified, so for all practical purposes, the rumble specification thus stated has little exact meaning. It may be men¬tioned here that one manufacturer of quality turntables has suggested that a more meaningful rumble statistic than that set forth by the NAB would be the amplitude of rumble vibration as meas¬ured in millionths of an inch. However, this is a matter for the engineers to argue.
It is much harder for a record changer to meet this rumble standard, because of its added mechanism needed for automatic operation, than it is for a good manual or semi-automatic turn¬table. If this standard is not met, and good loudspeakers are employed in the
audio system, the rumble filter will probably have to be switched on when records are played, with a concomitant loss of desirable bass tones. It is axio¬matic, that the better the speakers and the more capable they are of producing clean, deep bass, the more prominent will be the rumble—if it exists. Hence, the better the related audio equipment, the more necessary a high-grade, rumble-free turntable.
Rumble is fought in many ways and on many fronts. The way the motor is mounted and motion transmitted to the platter is of prime importance. Springs or rubber are used to isolate the motor mounting board from the rotating plat¬ter. Motion is transmitted from the shaft of the motor to the platter by means of pulleys, idler wheels, and drive belts, carefully calculated and fabri¬cated. Each method can be made effec¬tive and each has its adherents. Which¬ever is used, important consideration is given to its ability to filter out vibration rather than transmit it.
The motor must not be held solely responsible for all of the rumble that may enter the system. The manner in which the turntable platter is mounted can    also    contribute    a    substantial
amount. It is imperative that the plat¬ter turn freely, with little friction. The turntable shaft must fit in its bearing snugly, without any play, yet with per¬fect freedom of rotational movement. To minimize friction, the shaft may be supported by a ball and the ball may sit in a nylon seat. Again, there must be no looseness in the fit or the ball will wobble, with the result that there will be an eventual increase in friction and a loss in the trueness of rotation.
The platter itself must be well ma¬chined so that the rim is concentric with the shaft. It must be well balanced so that when it rotates, it remains level and there is no wobble and a minimum of up and down movement on the tone-arm. Some platters are machined with exceptional care, with the ultimate bal¬ancing individually accomplished by means of holes drilled underneath the rim in order to distribute weight evenly. Such a refinement of construction may well result in smoother rotation.
Another method of minimizing rumble is to bring its tonal frequency down be¬low normal hearing ability. Most rumble is at the 30-cps frequency. This is the result of using the very common motor (Continued on page 110)
Hi-Fi  Turntables
(Continued from page 48)
speed of 1800 rpm, equivalent to 30 revo¬lutions per second. This is a very low tone, but it can be heard easily and it can be reproduced by a good loudspeak¬er. However, it is possible to design a turntable with rumble at the 15- or even 10-cps mark. There are no speakers generally available which can reproduce these very low frequencies, and even if there were, nobody can hear them. How¬ever, even this very low frequency, at a high enough level, can produce inter-modulation distortion that is audible at the higher audio frequencies.
While    most    turntables    are    con¬structed in accordance with the theory

that a powerful motor and a heavy platter provide the most effective means of spinning a record, a few of them are not. These turntables utilize small, low-torque motors and light platters. Their design is based on the fact that modern cartridges and tonearms function at very low tracking pressures, and that motors therefore need not necessarily be as powerful as in the days when tracking pressures were high.  Essentially, the lightness of their platters is only relative and js determined by the power of their motors. These turntables take further advantage of the fact that low-torque motors produce very little vibration, and offer fewer problems of motor mounting, isolation and rumble.

Speeds and Adjustment
In selecting a turntable for his sys¬tem, the audiophile must first decide
whether he requires a single speed or multi-speed unit. The single-speed turn¬table is less complicated in structure than the others and theoretically can be made to finer basic standards. For this reason, a turntable for playing 33% rpm records and a changer for 45, 78 and 16% rpm discs find favor in some in¬stallations. However, if records other than 33]3 are played often, a multi-speed turntable is entirely practical from   the   quality  point  of  view.  The
speed-changing facility need not intro¬duce any extra hazards of pitch varia¬tion or rumble.
With precision motors that operate at a fixed, constant speed, a speed ad¬justment control is rarely needed. How¬ever, if you sing or play an instrument and wish to perform along with records,
a speed adjustment is a necessity to achieve unity of pitch. Not all instru¬ments are tuned to A-440 pitch, and some records sound a trifle higher or lower than others. You must play them at the correct indicated speed to dupli¬cate their original pitch and tempi, but if you want to play along, perhaps on a piano, you may have to slow down or speed up the record to match its pitch with your instrument's.
While most of the turntables avail¬able today are marketed in a manner that permits any preferred tone arm to be used, some have tone arms already supplied and mounted by the manufac¬turer. Where the tone arm is also a high quality product, an ensemble of this type has the advantage of proper and convenient installation. However, as mentioned before, a few of these en¬sembles are in reality stripped versions of record changers, with economy motors and short tone arms. These are not in the same class as professional type turntables and tone arms.
We would also like to point out that manufacturers of record changers that are able to play single records manually could refer to their units as "automatic turntables." As a matter of fact, one manufacturer has gone so far as to in¬clude a dynamically balanced tone arm and a weighted platter in a player that also incorporates the automatic-play feature of a record changer.
Simple Tests
It is, of course, impossible for the audiophile to make his own laboratory tests on individual turntables when he is shopping for one. He can. however, be guided by manufacturers' specifications and he should not hesitate to avail him¬self of the salesman's knowledge and experience. The salesman can usually suggest a turntable that is compatible with the type of amplifier and speakers with which it will be used.
If possible the turntable recom¬mended by the salesman or requested by the audiophile should be hooked up with an amplifier and speakers similar to those he owns, and tried out in the store.
Place a stroboscope on the turntable and check the accuracy of speed. Some turntables have built-in strobe discs. Do this again while a record is playing so that you know whether speed is main¬tained under operating conditions. (To meet professional broadcast standards, not more than 21 bars on the strobe disc should appear to move past a given point in one minute.) Listen to a record or two. Solo piano records provide ex¬cellent test material. The tones should be firm, steady and clear, not wavery or fuzzy. Turn the volume up and boost the bass to determine how much rumble the turntable produces.
If the piano tones are pleasing and the rumble is not noticeable or objec¬tionable at fairly high volume with the bass emphasized, you have a good turn¬table. It will enable your records to be played with maximum fidelity and min¬imum distortion and thereby provide you with maximum pleasure and min¬imum frustration.

3

В изображениях нет маленького окончания,куда входит simple test,в тексте он есть.
С уважением.

4

Огромное вам спасибо !

5

Виктор,рад Вас приветствовать.
Есть замечательная книжка у меня прямиком из 1966-его "how to build speaker enclosuers"авторы A.Badmaieff и Don Davis.Думается что многие моменты освещённые в ней, принципы построения и чертежи непосредственно,будут интересны форуму.Я понимаю,что люди все неискушённые,но "добра" мало не бывает.
А так же планирую выдержки из довольно редкой книги Gordon J.King 1975 г.переизданной у нас изд "Энергия"1980г. "Руководство по звукотехнике"
С уважением!

6

"Руководство по звукотехнике" есть в электронном виде http://padabum.com/d.php?id=28120 + на Алибе 3 экземпляра в бумаге.

7

Признателен за ссылочку, в электронном виде не искал,ну теперь есть и в "цифре".Ещё раз спасибо.
Если общественность не против,то чуть позже сегодня из другой америкоской,вышеупомянутой книги выложу главу по расчёту рупоров.
С уважением!

8

http://s5.uploads.ru/t/SHIV0.png
http://s4.uploads.ru/t/mTDYB.png
http://s5.uploads.ru/t/SeVqm.png
http://s5.uploads.ru/t/hn61r.png
http://s4.uploads.ru/t/FEsAe.png
http://s5.uploads.ru/t/bmf8c.png

9

Нумерацию страниц видно,порядок снизу вверх  :dontknow:
Друзья если есть у кого наша метода расчёта,советская,али просто на русском,буду признателен.У Вахитова и Дрейзена не нашёл,может плохо искал.Виктор а Вы как считали рупора?
С уважением!

10

Спасибо огромное - вкуснейшая и нужнейшая информация.
Большие рупора я копировал с чертежей Алтека, а средний считал по трактрисе.

11

Всем привет!Частенько просматриваю сайт.Должен сказать Бооольшой респект (американизмы,куда без них...) всем здешним и Виктору Александровичу персонально.Сайт очень хороший и нужен!!!!Слава Богу,что он малочислен и носит некий оттенок камерности...зато всё по делу и нет бестолковой суеты и флейма...

12

[b]Данный перевод совершенно не претендует на истину в плане разработки и проектирования .Это всего лишь экскурс в методу любительского аудио того времени,тем и интересен оный.Более того настоятельно рекомендую ознакомиться с массой материала по данной теме как в сети так и в книжках наших.Где более последовательно и логично представлен материал![/b]
     
                                   Разработка НЧ рупора

Чтобы разработать нч рупор должны быть приняты несколько решений .
1.Самая низкая частота ,которая будет воспроизведена .Например 30Гц.Длина волны такой частоты 1100/30=36.5(36.66 если быть точным, я думаю это опечатка+Внимание 1100-это футы!Помним, что это 13199,9 дюймов,ну или 13200 .Затем ,соответственно 13200/30=440 дюймов.)
Затем ,чтобы установить диаметр раскрыва рупора (если  это окружность) разделите полученную длину волны  на три (36.6:3=12.2 фута=147 дюйм,ну и потом через известную со школы формулу пRR получим  площадь=16971 дюймов,хотя в книжке и 16600 смысл, я думаю понятен.)
Раскрыв не обязательно должен быть круглым в окончательной конструкции и часто имеет квадратную форму. Его площадь должна быть равна, однако, той же области раскрыва, независимо от того, какую форму она принимает. Прямоугольные фигуры опасны из-за возможности появления стоячих волн в размерах, которые будут равны submultiples создаваемой волны. Это особенно важно при работе со «сложенными»(свёрнутыми) рупорами.
2.Должно определить размер горла и область(площадь).Большой конический драйвер будет выбран ,потому что резонанс конуса в свободном пространстве должен быть на уровне (равен) или ниже Fc  рупора.
Однако для поддержания надлежащей эффективности его следует согласовывать с горловиной рупора через акустический фильтр нижних частот(!) типа, показанного на рис. 5-6.
Размер слота, используемого в этом фильтре, будет определяться выбором кроссовера - чем выше частота кроссовера, тем больше площадь слота. Частота кроссовера будет зависеть от:
1. Требуемая эффективность.
2. Отклик вуфера на более высоких частотах.
3. Длина рупора, который можно терпеть. (Для более короткого рупора требуется большая площадь горла.)
Хороший компромисс в области горла для 30-герцового рупора с 15-дюймовым вуфером был бы 75 квадратных дюймов, что позволяет безопасно выбирать точку кроссовера 500 Гц.
Формула для вычисления площади горла(горловины):
                                            A=V: (2.9R)
где,
A = площадь горла,
V - объем воздушной камеры
R = длина рупора, в пределах которой площадь рупора удваивается.
Вот тут интересно.Если с V понятно-этот объём рассчитывается исходя из др.параметров  и по др.методе или он уже известен,то вот с R...Поэтому поясню...смотрим на диаграммы 5.2 и 5.3.А именно:помните чуть выше цифру 16971 дюймов?-это у нас площадь раскрыва т.е. mouth – рта-устья ,в книжке 16600(хорошо,пусть будет так удобнее дальше по книге)
.Ну да ладно примем как данность. И так ...возвращаемся к рис.5.2-смотрим внимательно:нам нужно получить отношение площадей устья к глотке и исходя из полученного значения ,а оно на примере 221.33..при пересечении линии 30Гц-получим длину рупора 192 дюйма или 16 футов.Всё ,получили ,записали и пока забыли.
Дальше двигаемся к  рис 5.3...Если у нас Fc=30Гц,то на этом рисунке ,на оси абсцисс находим 30ть и подымаемся до точки пересечения с наклонной ,потом идём на ось ординат и видим значение 49,6(ну примерно) и-это расстояние через которое сечение увеличивается в 4 раза,поэтому что бы получить увеличение в 2 раза ,делим это значение ещё на 2,что и показано на самом рисунке.Получаем 24,8дюймов.
Краткий итог.У нас есть для 15 дюймового дина-входное 75 кв. дюймов.Устье-он же выход 16600 кв. дюймов.Длина самого рупора-192 дюйма или 16 футов(огого) и расстояние через которое ,начиная со входа,т.н.акуст.фильтра ,площадь поперечного сечения нашнго рупора удваивается-24,8 дюйма.
Маленькая ремарка.По поводу «прореза». надо учитывать и если надо то просчитывать эту площадь.

Таким образом, для 15-дюймового вуфера задняя воздушная камера 5400 кубических дюймов должна быть построена с прорезом перед конусом(драйвером), состоящим из 75 квадратных дюймов, чтобы иметь экспоненциальное расширение рупора, удваивающее площадь поперечного сечения каждые 24,8 Дюймов. Как только площадь поперечного сечения горла и раструба была рассчитана, можно предположить, что кривая, соединяющая их, будет экспоненциальной.
Ремарка: надо понимать ,что американское звуколюбство базируется( в тот временной отрезок)на повсеместном привлечении в свои ряды адептов ,посредством самостоятельного постороения как акустических систем так радиоэлектроники в целом,достаточно посмотреть их журналы того времени.Те же Altec  это конструктор для « взрослых мальчиков»,но надо чётко понимать ,что перегружать формулами и расчётами с пояснениями различные практические пособия по моделированиюи конструированию ,это утопия и потеря клиента,что не допустимо в развитом кап.обществе…Поэтому различные диаграммы,номограммы ,рисунки,таблицы и т.д. максимально упрощающие задачу и работающие на быстрый и проверенный (уже ранее умными дядями) результат так изобилуют на страницах научно-популярной литературы для DiY.
Вот и в данном случае используя эти два изображения(предварительно распечатав их на принтере) можно получить искомые величины.В чём и полезность их.

Для практических целей легче всего вычислить расстояние, необходимое для удвоения площади поперечного сечения: умножьте эту длину на количество раз, необходимое для достижения области, равной указанной области рта. Формула выглядит следующим образом:
 
                                           
где,
A2 = площадь поперечного сечения на расстоянии x(x-которое нам надо найти теперь математически ,выше мы использовали картинки же)
A1 = площадь поперечного сечения в горле, e = 2,718 (основание натурального логарифма), к = постоянная flare(это постоянная расширения)

Теперь k можно рассчитать для выбранного нижней частоты среза (fc) следующим образом:





где,
Fc = частота среза,
С = скорость звука в воздухе (13 200 дюймов в секунду).

Из формулы e в степени kx = 2 таблица натуральных логарифмов дает для 2 значение 0,69315 или примерно 0,7. Таким образом, для низкочастотного рупора с fc 30 Гц использование формулы к = 4Пfc / C дает к = 4П30 / 13,200 = 0,028. И по формуле e в степени kx = 2, или(если) kx = 0,7, получается окончательный расчет x = 0,7 / 0,028 = 24,8 дюйма. Таким образом, площадь поперечного сечения рупора будет удваиваться каждые 24,8 дюйма длины.
Если было выбрано fc 60 Гц, то x будет равно 12,4 дюйма, а при fc 120 Гц x будет равно 6,2 дюйма. Такие изменения также сделали бы площадь рта пропорционально меньшей, потому что fc тогда имел бы более короткую длину волны.
Как было подсчитано ранее, площадь устья для рупора 30 Гц должна составлять 12,2 фута (146 дюймов) в диаметре и, следовательно, она имела бы площадь поперечного сечения 16 900 квадратных дюймов. Горло бы имело площадь поперечного сечения 75 квадратных дюймов. Семьдесят пять квадратных дюймов пришлось бы удвоить в 7,7 раза и составить 16 741 квадратный дюйм. Таким образом, длина рупора будет 7,7 раза 24,8 дюйма, или 16 футов.
Прямые рупора этого типа были построены из бетона и были добавлены в дом. Просчеты, как правило, дороги; Но результаты, по общему признанию, могут быть очень впечатляющими.
ПС:от себя настоятельно рекомендую ну хотя бы вот эту ссылочку http://sergey-tlt.narod.ru/articles/rupor/ более наглядно и понятно.
                                                           FOLDED CORNER HORN

                                             Свёрнутый угловой рупор

Сложенный угловой рупор представляет собой гениальную конструкцию, рассчитанную на то, чтобы уменьшить размер структуры рога в 8-1 раз, используя не только рупор, который сворачивается назад и вперед на своей собственной длине, расширяя площадь поперечного сечения, но который также использует естественный угол комнаты в качестве заключительной вспышки к ее рту.
Сложенный рупор имеет долгую и интересную историю, начиная с работы ранних пионеров в электроакустике, таких как Келлог, Камень, Вейль, Эфраим, Сандеман и Хорас-Юм. В 1940 году эта работа достигла кульминации в дизайне Пола У. Клипша. Это обозначение представляло собой сложенный угловой рупор экспоненциального типа, который требовал только одну восьмую часть физического пространства прямого экспоненциального рога при тех же акустических характеристиках.
Этот дизайн быстро получил название «Klipschorn» от заинтересованных wags, и его многочисленные формы - отличные примеры дизайна рупора. Рис. 5-7A, 5-7B и 5-7C иллюстрируют двойной путь, который занимает рупор, и то, как он сопрягается с углом комнаты, чтобы обеспечить окончательное расширение рупора. На самом деле слушатель как бы сидит внутри рупора. (На рисунке 5-8 показана коммерческая версия Klipschom.)
Клипсхорн - экспоненциальный рупор с номинальным обрезанием в 40 Гц. Он использует площадь горла 87,5 квадратных дюйма и объем задней камеры 4700 кубических дюймов.
15-дюймовый вуфер специально разработан: он имеет звуковую катушку с сопротивлением 3,2 Ом (d-c). Однако, установленный в рупоре, его импеданс становится 16 Ом из-за отличной загрузки и высокой эффективности рупора.
Одним из недостатков сложенного углового рупора является нецелесообразность достижения фазового совпадения при пересечении низкочастотных и высокочастотных рупоров. Чтобы иметь равный выход из конуса нч вуфера и высокочастотной диафрагмы в ухо слушателя, потребуется построить туннель назад через угол, равный по длине басовому рупору. Для правильной фазировки высокочастотный драйвер должен быть смонтирован в задней части этого туннеля.
Для его размера этот тип звукового сигнала имеет больший динамический диапазон и меньшие искажения при максимальном разрешении, чем у любого другого типа.
К сожалению, домашнее строительство этого сложного устройства имеет долгую историю неудовлетворительных конечных продуктов. Басовый рупор с установленным драйвером в незавершенном корпусе для фанеры можно купить по цене, значительно ниже стоимости конструкции «разрезать и попробовать» в домашней мастерской. Конструктор затем остается с задачей согласования кроссовера, высокочастотного рупора и высокочастотного драйвера, а также выбора декоративного корпуса.
           

                       ЭКОНОМИЧЕСКИЕ КОМПРОМИССЫ

Из формул этой главы видно, что по мере увеличения частоты  размер рупора уменьшается; И преимущество «нагрузки рупора» может быть экономически выгодным после достижения области выше 300 до 500 Гц. (Другими словами, переключитесь на загрузку рупора в первой точке кроссовера в системе с более низкой стоимостью
Рис. 5-9 показана коммерческая версия системы с прямыми рупорами с обрезанием 70 Гц. В этой коммерческой версии театра область горла сильно расширяется за счет низкочастотной эффективности. Шесть НЧ-динамиков используются для повышения эффективности басов ниже точки разгрузки рупора, а задняя часть каждой пары НЧ-динамиков соединена с рефлекторным корпусом для дальнейшего повышения эффективности басов.
Рис. 5-11. Прямой рупор с частотой среза 80 Гц.
Совершенная фазировка высокочастотного блока с шестью вуферами достигается путем размещения всех драйверов в одной вертикальной плоскости. Это устройство обеспечивает отличную реакцию вплоть до 40 Гц. Рис. 5-10 приведены физические размеры массива. Рис. 5-11 и 5-12 иллюстрируют компромиссную систему с прямым рупором, которая в течение ряда лет пользовалась исключительной популярностью. Будучи сложным, он адаптируется к домашнему строительству, если  есть определенный опыт.

Отредактировано Jukeman (2017-04-04 17:57:18)

13

http://s6.uploads.ru/t/umXYw.jpg

14

http://s7.uploads.ru/t/Cp73k.jpg
http://sf.uploads.ru/t/eprN2.jpg
http://s3.uploads.ru/t/sVAU6.jpg
http://se.uploads.ru/t/Z3HfJ.jpg
http://sh.uploads.ru/t/Zc9O5.jpg
http://sf.uploads.ru/t/u1end.jpg
http://s3.uploads.ru/t/ZGnC5.jpg
http://sa.uploads.ru/t/nomzB.jpg
http://s9.uploads.ru/t/Mvi4h.jpg
http://sg.uploads.ru/t/uzdFm.jpg
http://s0.uploads.ru/t/gr1NR.jpg
http://sa.uploads.ru/t/8mhS9.jpg
http://s0.uploads.ru/t/e98s4.jpg
http://s6.uploads.ru/t/cVlh3.jpg
http://s4.uploads.ru/t/yFl5n.jpg
http://s6.uploads.ru/t/CJs4f.jpg
http://sg.uploads.ru/t/SiGro.jpg
http://sh.uploads.ru/t/HOQGg.jpg
http://s2.uploads.ru/t/lPpr8.jpg
http://sg.uploads.ru/t/w2o3h.jpg
http://s2.uploads.ru/t/5OhAs.jpg

15

я просто буду оставлять не много информации тут может кому и пригодится.чуть позже кину перевод дальнейшего текста по мере возможностей.текст то давно уже для себя перевёл и очень познавательны и интересные моменты есть...на мой взгляд...на них и заострю внимание

16

Глава 6
Combination Enclosures
The infinite baffle, bass-reflex, and horn enclosures .demonstrate the three basic concepts that can be used to match the cone of a speaker to a room (helping the heavier mass—the cone—meet effi¬ciently a lighter mass—the room air). Much like the three passive circuit elements in electronics—the resistor, the capacitor, and the coil—the infinite baffle, bass-reflex, and horn can be combined to form “circuits” that will accomplish what the one element cannot do alone. Actually, the horn driver is housed in a very small, infinite- baffle enclosure (the rear wave of the cone never meets the front wave), and the front of the cone is then fed to the throat of the horn.

Бесконечный экран, фазоинвертер и рупорные корпуса. Продемонстрируют три основные концепции, которые можно использовать, чтобы подогнать конус громкоговорителя к комнате (помогая более тяжелой массе – конуса- встретить более легкую массу - комнаты воздух). Подобно трем элементам пассивной схемы в электронике - резистору, конденсатору и катушке - бесконечный экран, фазоинвертер и рупор могут быть объединены в «контуры», которые будут выполнять то, что один элемент не может сделать один. На самом деле, рупорный громкоговоритель размещен в очень маленьком, безграничном корпусе (задняя волна конуса никогда не встречает фронтальную волну), и передняя часть конуса подается в горло рупора.

COMBINATION BASS-REFLEX AND HORN ENCLOSURES

One of the disadvantages of a horn is its mammoth size if it is not folded. When it is folded it becomes awkward to maintain proper phase relations between the low-frequency and high-fre¬quency units. When sound first came to motion pictures, full- length horns were often used behind the screens. Both size and phasing problems came rapidly to the fore, and some of the finest audio engineering talent ever assembled in a single industry was brought to bear in obtaining a solution.
The design that finally predominated (so much so that this type is used more often professionally than all other types put together) was a combination bass-reflex and straight horn. A horn with a large throat area, designed with a quite rapid flare rate and with an fc just below the 100-Hz region to keep its length short, was combined with a tuned bass-reflex enclosure for the back of the cone. This resulted in a “stepped” response curve of the type shown in Fig. 6-1.

Одним из недостатков рупора является его гигантский размер, если он не сложен. Когда он складывается, становится неудобно поддерживать правильные фазовые соотношения между низкочастотными и высокочастотными динамиками. Когда впервые появились звуковые картины, за экранами часто использовались полноразмерные рупора. На первый план вышли проблемы как размера, так и фазы, и некоторые из самых талантливых звукоинженеров, собранных в одной отрасли, были привлечены к поиску решения.
Дизайн, который в конечном счете преобладал (настолько, что этот тип используется чаще всего профессионально, чем все другие типы вместе), был комбинацией фазоинвертера и прямого рупора. Рупор с большой площадью горловины, спроектированный с довольно быстрой скоростью расширения и с fc чуть ниже области 100 Гц (!), чтобы держать свою длину короткой, был объединен с настроенным корпусом с отражением басов для задней части конуса. Это привело к «ступенчатой» кривой отклика типа, показанного на рис. 6-1.

If this enclosure is listened to at a normal room distance, the output from both the port and the horn will be heard. In large theaters, the horn projection is the main output heard at the greater distances involved in the larger volume rooms. Thus, as the volume of a space increases and its low-frequency reverberation increases as well, this type of enclosure “matches” the room size with re¬duced low-frequency acoustical output at a distance, while main¬taining full response at shorter distances or in smaller rooms.

Если этот корпус прослушивается на обычном расстоянии в помещении, будет слышен выход звукового сигнала из обоих и порта, и рупора. В больших театрах проекция рупора - это основной выход, слышимый на больших расстояниях, занимающих большие помещения. Таким образом, по мере увеличения объема пространства и его низкочастотной реверберации такой тип корпуса «соответствует» размеру помещения с полученным низкочастотным акустическим выходом на расстоянии, в то же время обеспечивая полный отклик при более малом расстоянии или в небольших комнатах.(Это кстати о вечных спорах "полноценности" прослушивания и целесообразности в домашних условиях таких систем как А7)

The Altec Lansing “A-7” (shown in Fig. 6-2) is a commercial example of this type of combination. Fig. 6-3 illustrates the same functional unit housed in a furniture-style outer cabinet. Fig. 6-4 gives the dimensional details necessary for successful construction of the enclosure.
As mentioned above, a horn can be considered as an acoustical extension to a driver housed in an infinite baffle. Just a jump away in thinking is the idea of attaching a horn to the port of a bass- reflex enclosure. Fig. 6-5 illustrates the basic principle of the ar¬rangement.

«Altec Lansing» A-7 (показан на рисунке 6-2) является коммерческим примером такого типа комбинации. Рис. 6-3 показан тот же функциональный блок, который размещен в наружном шкафу в мебельном стиле. Рис. 6-4 приведены размерные данные, необходимые для успешного построения оформления.

Как упоминалось выше, рупор можно рассматривать как акустическое расширение для драйвера, размещенного в бесконечной перегородке. Идея крепления рупора к порту басово-рефлекторного корпуса - всего лишь jamp. Рис. 6-5 иллюстрирует основной принцип взаимодействия.

17

http://s0.uploads.ru/t/QWzRi.jpg
К слову сказать...
Я считаю,что рупора ,как известно при всей свей эффективности и реалистичности пользуются  заслуженной любовью у звуколюбов всего мира.Это любовь раз и навсегда.Кто уже вкусил рупорного звука ,вряд ли захочет возврата к стандартным решениям.
Но если вспомнить известные выдержки из спецификаций и рекламных проспектов Altec,то для домашних решений очень уместна модель А8. Как известно ,это младшая модель в линейке "Голосов" и она изначально предназначалась тоже для озвучки не больших кино-залов на 600 мест
"Sound coverage by a single speaker system being mounted behand the screen is adequate up to 50 feet."-Звуковое покрытие одной акустической системой, устанавливаемой за экраном, должно быть достаточным до 50 футов.Уже для 100 футов рекомендовалось устанавливать три системы.
Конечно, решение АО НЧ секции это фазоинвертер,но выше 500Гц там уже работает рупор и все вкусности будут в наличии.В любом случае эта система наиболее приемлема для реальных дом.условий и как минимум является хороше отправной точкой для дальнейшего постороения (по желанию) рупорной поной системы.Конечно это ИМХО.На мой взгляд абсолютно незаслуженно забытая или скажем так обойдённая вниманием АС.Рупор который использутся в ней 32А(алюминивый),32В(пластиковый)   или по спецификации Алтек-9849.Эти рупора достаточно дороги и редкие гости на аукционах,конечно это ограничивает аутентичность модели АС.Но! при желании и возможности вполне можно обойтись более известными рупорами 511В иили 811B

Отредактировано Jukeman (2017-03-30 19:02:10)

18

http://s4.uploads.ru/t/hNoVw.jpg
http://s4.uploads.ru/t/8tk0f.jpg
http://s7.uploads.ru/t/1KNwj.jpg
http://s8.uploads.ru/t/3JqYE.jpg

Отредактировано Jukeman (2017-03-30 18:53:52)

19

С позволения общественности я буду вставлять некие свои соображения по Altec. Чтобы не плодить темы,буду всё в одной излагать т.с.своё видение.Так же будут сканы со спецификаций Алтек. Меня ,кстати ,искренне удивляет,что при обсуждении на других более известных ресурсах тех же Алтек. Юзеры почему то не приводят ссылки (конечно не все,но конкретики мало) или те же сканы или инет фотки.а ведь удобно по ходу мысли, не искать  даже в приведённой ссылке "зерно" ,но сразу увидеть

20

Глава 7.так же содержит графики,номограммы с помощью которых можно найти данные по элементам фильтра (кроссовера).Причём достаточно информативны и удобны ,я думаю кому интересно могут без труда разобраться.Заострять внимание на этом именно в век ПК( +формулы и методы всем заинтересованным лицам и так известны)я  не считаю нужным.Отрывки из текста более интересные:

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТУ КРОССОВЕРА.
Очень часто на форумах встречаются вопросы и споры по выбору частоты раздела,казалось бы простой ответ в плане приоритета цельности голосового диапазона,но тут интересно с т.з.распределения мощности именно с графиком.
В выборе правильной частоты кроссовера входит ряд факторов. В идеальном случае он должен падать на частоте, достаточно низкой, чтобы пропустить основной частотный диапазон, от 500 до 2000 Гц. В очень широком диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц (или 10 октав), каждый из двух драйверов «выносит» пять октав и это  приводит к точке кроссовера около 600 Гц:
Другим критерием, который может быть использован, является распределение мощности в акустической системе. Рис. 7-1 показано типичное распределение мощности по частоте на примере симфонического оркестра. Здесь видно, что требования к основной мощности - ниже 500 Гц, что указывает на то, что частота (500 Гц) является хорошей точкой разделения, поскольку вуферы могут обрабатывать больше мощности, чем высокочастотные драйверы.

Хорн-КОЭФФИЦИЕНТ ВЛИЯНИЕ НА Частоту  кроссовера
Если полная рупорная система используется, соотношение между Fс и самой высокой частотой, предназначенной для воспроизведения, должно быть небольшим или "рупорное искажение" будет чрезмерным. Например, если 30 Гц является
Fс рупора, и 500-Гц выбрана-точка раздела , отношение 500:30 немного меньше, чем 17 к 1. Как показано на рис. 7-2 , следуя по пунктирной линии,  4 милливатта на квадратный дюйм может быть достигнуто с 1-процентом второй гармоники.
С рупором, который имеет 50 квадратных дюймов горла, общий акустический выход, оставаясь ниже 1 процента искажений, будет составлять 0,004 × 40 = 0,160 или 0,16 акустического ватта.
В 50-процентном эффективном устройстве входной сигнал 0,32 ватт обеспечивал бы акустический выход 0,16 ватт при 1 проценте. Если 5-процентное искажение было бы приемлемым для слушателя, то 0,4 акустических ватт на квадратный дюйм было бы приемлемой цифрой.
И 50 квадратных дюймов площади горловины позволят генерировать 50 X 0.4 или 20 акустических ватт до превышения 5-процентного искажения второй гармоники на верхней частоте. Таким образом, 40-ваттный электрический вход может обрабатываться с искажением менее 5 процентов в 20-ваттном акустическом выходе блока, что на 50 процентов эффективнее. Искажение в каждом случае наибольшее на более высоких из двух частот.
Если один рупор используется от 500 Гц до 20000 Гц, соотношение верхней частоты для Fc это 40 к 1. Таким образом, на самой высокой частоте он может производить только 0,01 акустических ватта на квадратный дюйм с 4-ёх процентными гармонических
искажений второго порядка; при 10000 Гц она может производить 4 акустических ватта на квадратный дюйм на 4 % искажений. К счастью, мощность, требуемая на более высоких частотах очень низка, как показано на рис. 7-1 . Если драйвер и рупор показанные  на рис. 7-3 были изгнаны с выходом 0,01 акустической ватт (4%искажений при 20000 Гц), что будет иметь SPL на 4 футах примерно 93 дБ.
Четырехпроцентное искажение в 20 000 Гц (которое является второй гармоникой фундаментальной частоты в 10000 Гц) не имеет никакого значения для слуха слушателя, так как он все равно не может услышать этот высокий уровень. Наивысшая частота, представляющая интерес, в том, что касается искажений, составляет половину самой высокой частоты, которую можно услышать.
Эти расчеты показывают, почему искажения 5-процентного искажения акустической системы считаются превосходными, если они достигаются при достаточно высоких акустических выходных уровнях. Слишком часто цифры дисторсии акустических систем приводятся на необычно низких акустических уровнях выходного сигнала; И следует проявлять большую осторожность при оценке показателей искажений, приведенных без расстояния, уровня звукового давления и входной мощности, явно связанной с приведенной цифрой.

Фазовые сдвиги в кроссоверах.
Каждый раз, когда используется кроссовер, происходят фазовые сдвиги с результирующими неравномерностями в сигнале, поскольку он воспроизводится в двухоктавной области кроссовера.
Никаких кроссоверов - был бы лучшим выбором, кроме как неспособность одного драйвера покрыть весь частотный диапазон плавно и эффективно, а также  допплеровские искажения. В то время как экспериментаторы и другие создали системы с четырьмя точками пересечения, подавляющий выбор профессиональных дизайнеров был для одного или двух, с точкой пересечения одной, который повсеместно считается оптимальным, если имеются достаточно хорошо спроектированные драйверы.
В трехполосных системах, 500 и 5000 Гц - это почти единственный профессиональный выбор (5кГц тоже довольно распространённая частота среза) И в двухполосных системах 500 или 800 Гц нашли преимущество, при этом 500 Гц считается наилучшим компромиссом.

Вносимые потери в цепях
Вносимые потери в цепях кроссов становятся очень важным фактором который должен быть рассмотрен, в частности, как влияние на мощность системы. Рис. 7-5 показывает, что вносимые потери 1 дБ  означает, что усилитель на 100 ватт будет доставлять только 80 из его 100 Вт драйверам.Вносимые потери всего 0,5 дБ могут привести к потере 11 ватт мощности на уровне 100 Вт. Эти потери могут также рассматриваться в процентах. Таким образом 1дБ вносимые потери потери мощности 20 процентов, а потери 0,5 дБ является потеря мощности 11-процентов.

Ёщё один интересный момент для "любителей"всё через один кондёр фильтрануть или же вообще напрямую.Сие, конечно,дело хозяйское,но зачем же с пеной у рта доказывать ,что это маст хэв.
CROSSOVER RATES
Крутизна спада кроссовера менялась на протяжении многих лет с 6 дБ на октаву до 24 дБ на октаву,  скорость 12 дБ на октаву становится самым универсальным выбором для оптимальной реализации..Скорость 6дБ слишком медленна, чтобы защитить драйвер высокочастотный на более низкой частоте. При постоянной мощности, передвижение диафрагмы драйвера увеличится в четыре раза, без скросса, а частота вдвое. Как показано на рис. 7-1, требования к питанию резко возрастают вблизи точки кроссовера так, чтобы драйвер высокочастотный мог бы производить заметную акустическую мощность при использовании только  6 дБ на октаву. Спад 12 дБ на октаву обеспечивает быстрое затухание (ослабление) высокочастотной головки как электрическая мощность возрастает в этой важнейшей области. Кроссы с крут. 18 и 24 дБ на октаву настолько круты, что создают проблемы с переходными искажениями в низкочастотном динамике и высокочастотном динамике.
"
[b]Приведу цитатку с сайта http://www.aie.sp.ru/Calculator_filter.html  это так к слову...тоже для " любителей"всё через один один кондёр фильтрануть...Если Вы слушаете музыку "одна палка,два струна" то это конечно можно,но если вы имеете более широкие музыкальные предпочтения и тем паче если речь идёт о таких АС как Altec VOTT...

"       Если низкочастотный динамик можно подключить напрямую и с ним ничего не случится, то высокочастотный динамик необходимо подключать через фильтр, иначе придётся копить деньги на ремонт или на новый динамик. Всё дело в том, что подводимая к акустике мощность на реальном музыкальном сигнале растёт с понижением частоты примерно на 6dB/октаву, и применение только одного конденсатора (т. е. фильтра 1-го порядка) не даёт спада мощности, а так как мощности разных октав складываются, то ремонт отдаляется до ближайшей вечеринки, поэтому чаще всего необходим фильтр второго порядка, а при особо отвязных гостях — третьего."[/b]

ЭЛЕКТРОННЫЕ КРОССОВЕРЫ
Электронные кроссоверы, в которых низкочастотный динамик и высокочастотный драйвер приводятся в действие отдельным усилителем, с кроссоверной сетью, появляющейся на входе усилителя, создают опасную ситуацию для драйверов. Если в высокочастотном усилителе происходит какой-либо низкочастотный импульс, высокочастотный драйвер не защищен от него и может сгореть. Сами усилители в основном должны быть широкодиапазонными единицами, даже если они используются только для воспроизведения высоких частот. Широкий частотный отклик необходим для минимизации фазового сдвига в требуемой полосе пропускания. Из-за этих проблем в
электронные кроссоверные сети - требование двух усилителей и отсутствие защиты драйверов - пассивные фильтры, размещенная между усилителем и динамиком, полностью доминирует.


Еще один момент,который иногда всплывает на форумах,по поводу применения катушек .

                                                                                                Дроссели
Для домашнего конструирования  кроссовера ,катушки с воздушным сердечником лучше всего использовать, в связи с их простотой конструкции. Коммерческие решения акустических систем, как правило, используют с железным сердечником катушки, в возрастающей степени в последние годы. Основной причиной этого является способность, очень тщательного контроля катушки конструкции активной зоны, чтобы сделать с железным сердечником катушку, имеющую меньше резистивный потери, чем с воздушным сердечником катушки. Если ядро достигает насыщения из-за перегрузки мощности, то возникает нелинейность и генерируются искажения . Такое насыщение происходит на уровне около 20 000 гаусс. Когда с железным сердечником катушки используются в коммерческих целях, они, как правило, предназначены для удвоенной ожидаемой максимальной подводимой мощности с использованием зазора в магнитной цепи.

Железный сердечник позволяет ту же самую  индуктивность, которая должна быть достигнута при воздушном сердечнике, но со значительно меньшим количеством проволоки и следовательно, меньшим сопротивлением (!!!!) Кроссоверы, использующие с железным сердечником катушки-  вносимые потери минимальны 0,1 дБ по сравнению с 1 до 2 дБ для воздушным сердечником катушки.

И ещё не большая выдержка из текста,на мой взгляд заслуживает внимания.Ослаблять ВЧ драйвер необходимо.Кто хоть раз сталкивался с т.н. "крикливостью рупоров.Это, конечно, комплексное понятие связанное и с демпфированием рупора ВЧ драйвера различными мастиками ,и  с ограничением -фильтрацией подаваемого частотного диапазона на него,и как и сказано ниже-ослаблением этих самых ВЧ (речь конечно о более широком диапазоне -начиная с 500Гц как в стоковых фиьтрах)
Достаточно посмотреть паспортные данные чувствительности НЧ и ВЧ компрессионных драйверов

Поскольку низкочастотные секции большинства акустических систем имеют более низкий акустический выход, чем высокочастотные секции,  должны быть предусмотрены средства для ослабления высоких частот. Это называется shelving. Рис. 7-9 иллюстрирует цепи shelving  добавленные к кроссоверу 12 дБ-на-октаву.
shelving также полезно, чтобы уменьшить неблагоприятное взаимодействие громкоговорителя с акустикой комнаты для прослушивания

Отредактировано Jukeman (2017-04-03 07:06:38)

21

http://se.uploads.ru/t/3RIP1.jpg
http://s9.uploads.ru/t/V4fKr.jpg
http://s9.uploads.ru/t/dVN8K.jpg
Совершенно поддерживаю мнение многих о демпфировании рупоров 511,811 и т.п. Совершенно необходимое решение для домашних условий.Существующие решения -помещение рупора в отдельный бокс+заполнение этого короба чем либо,именно для меня -избыточно.Поэтому я остановился на таком варианте(фото)

22

Часто встречаю на форумах обсуждение по поводу совместной работы 806 с 511 или 802 с 811 рупорами. Спецификациии Алтек допускают это,при использовании соответствующих кроссов.Используемый рупор определяет кроссовер исходя из частоты раздела .http://sg.uploads.ru/t/75aIj.jpg
http://s9.uploads.ru/t/X0eDI.jpg
Резонанс используемого драйвера должен быть ниже,либо равен Fc рупора,как было упомянуто выше в главе про рупора.

Отредактировано Jukeman (2017-04-03 10:22:17)

23

http://s2.uploads.ru/t/kBDXE.jpg
http://s6.uploads.ru/t/86CLx.jpg
http://s0.uploads.ru/t/8Yr3t.jpg
На фото может не сильно видно(сорри за качество),но 802 ые конечно же  больше 806 х

24

http://s1.uploads.ru/t/4GjQA.jpg
http://s3.uploads.ru/t/uAaop.jpg
http://se.uploads.ru/t/RsZD2.jpg
http://se.uploads.ru/t/NeHfG.jpg
http://sf.uploads.ru/t/ocrRK.jpg
http://se.uploads.ru/t/Y9LMT.jpg
http://s9.uploads.ru/t/Kka7b.jpg
http://s9.uploads.ru/t/8QIcT.jpg
http://s5.uploads.ru/t/OFIeN.jpg
http://se.uploads.ru/t/DntG6.jpg
http://sh.uploads.ru/t/q7zEp.jpg
http://s3.uploads.ru/t/pWu0m.jpg
http://s1.uploads.ru/t/iBrJ3.jpg
http://sf.uploads.ru/t/TB5Py.jpg
http://s3.uploads.ru/t/wvGPJ.jpg
http://se.uploads.ru/t/ob4kv.jpg
http://sf.uploads.ru/t/u0Bg4.jpg
http://s1.uploads.ru/t/qsHlj.jpg
http://sd.uploads.ru/t/vxlmd.jpg
http://s5.uploads.ru/t/uGIKx.jpg
http://sd.uploads.ru/t/sRfUF.jpg
http://s4.uploads.ru/t/cGXM5.jpg
http://s2.uploads.ru/t/3JQln.jpg
http://s9.uploads.ru/t/NChPM.jpg
http://s7.uploads.ru/t/Irtmf.jpg
http://s4.uploads.ru/t/b1vC3.jpg
http://sd.uploads.ru/t/Up3wD.jpg
http://s4.uploads.ru/t/w6qQr.jpg
http://s4.uploads.ru/t/FMpxS.jpg
http://s5.uploads.ru/t/3yaQ7.jpg
http://s4.uploads.ru/t/qFZ6I.jpg
http://s9.uploads.ru/t/EkQrA.jpg

25

Bass-Reflex or Phase-Inversion Enclosures
Bass-reflex enclosures (or phase-inversion enclosures, as they are more correctly referred to) offer the best approach to utilizing the energy generated by the back radiation from the cone speaker. If the cone is not baffled, the back radiation interferes with the front radiation. Infinite baffles ensure that the back radiation never meets the front radiation in a detrimental manner.
BASS REFLEX DEFINED
The phase-inversion enclosure allows the back radiation to be usefully added to the output of the front radiation. This improves the low-frequency response of the system. The mechanics of this process may be described as follows: The entrapped air volume of the enclosure is used as an extension of the cone to move a volume of entrapped air in a port or opening approximately equal to the area of the air displaced by the front of the cone.
The air volume in the enclosure acts as a "spring" coupling the back of the cone to the "cone" of air entrapped in the port area. This "spring" has the effect of delaying the transfer of the cone movement to the volume of entrapped air in the port area. This
53
time delay brings the two radiations (from the cone and from the port) from an out-of-phase, or opposed, condition into an in-phase condition at the necessary low frequency.
One popular misconception regarding phase inverters is that as the frequency decreases, the front radiation from the cone becomes less, and all the acoustic power heard emerges from the port. Actu¬ally, the very best that can ever be achieved would be approximately equal outputs from the port area and from the front of the cone, inasmuch as radiations from the port are directly related to the movement of the cone. One cannot get "something for nothing." As a matter of fact, there is slightly less acoustical power from the port area as compared to the front of the cone because some energy is lost via absorption inside the enclosure.
Fig. 4-1 illustrates the main features of a phase-inversion en closure. Dimensions A X B X C (in inches) = the volume of the en¬closure in cubic inches. For conversion to cubic feet divide cubic inches by 1728 (=123). D is the speaker mounting opening, which is equal to the diameter of the surround compliance of the driver. E X F is the port area; E X F X G is the port volume.
With this type of enclosure, three main variables are adjusted to achieve increased low-frequency response: (1) enclosure volume can be altered, (2) port area and volume can be scaled up and down, and (3) the free-air resonance of the speaker cone may be of differ¬ent values for various sizes of cones and types of drivers.
54
Table 2-1 in Chapter 2 states the rated diameter and effective piston area of the most commonly used sizes of woofers (low-frequency speakers). It is important to know the effective piston area of the cone used because, ideally, the port should be the same area. If the port is made larger than the cone area, there is danger that the speaker is no longer baffled. At this point the port becomes large enough to allow interfering back radiations to mingle with
front radiations as the frequency increases above resonance. If the port is made smaller than the cone area, then the port radia¬tions cannot equal the output of the front radiations from the cone. When the cone area and the port area are equal, they can generate approximately equal acoustical energy, which results in almost double the output that would be expected from the same driver in an infinite baffle at the same low frequency.
55
MEASURING THE CONE RESONANCE
The speaker chosen must be measured to find its free-air reso¬nance. The only tools needed are an inexpensive audio oscillator, a voltmeter, and a resistor having a resistance value between ten and 50 times the value of the rated impedance of the speaker (see Fig. 4-2).
56
The speaker, without an enclosure, should be held up in the air, free of obstructions and possible reflections. As the oscillator is gradually adjusted to a lower frequency, the voltmeter reading will increase as resonance is approached. The peak reading ob¬tainable on the voltmeter is the point of resonance. The frequency on the dial of the oscillator at this reading is the resonant frequency.
The lower the free-air resonance of the speaker, the larger the enclosure will have to be to exhibit the same resonance if a port area equal to the cone area is also achieved. Actually, as the free-air resonance is approached, the electrical phenomenon that causes the voltage rise in the voltmeter is the increasing impedance (com¬plex) of the speaker as the frequency is lowered (see Fig. 4-3).
If the speaker is rated at 16 ohms and matched to an amplifier of the same nominal rating, then, "as the impedance grows, the wattage goes." This is Ohm's law operating. As the "load" imped¬ance increases, less power is drawn from the amplifier due to mismatch.
Knowing the free-air cone resonance of the speaker (see Fig. 4-4) enables one to find the volume of the enclosure that will resonate
57
ENCLOSURE SIZE
The size of the enclosure can be varied over a wide range; how¬ever, there is always an optimum size for any speaker. The formula, V = 2000R, rather accurately describes the differences in size of enclosure for speakers with free-air resonances around 60 Hz, where V is the volume of enclosure in cubic inches and R is the radius of effective piston area of the cone.
Assuming a constant port area for a given enclosure, as the size is reduced to one-fourth of its original volume, the resonance of the enclosure raises one octave; e.g., if it had been 60 Hz, raising it one octave would double the frequency and it would then be resonant at 120 Hz. Conversely, if the volume of the cabinet is in¬creased by four times, then the resonance of the enclosure lowers by one octave; e.g., again, if originally 60 Hz it would now be one-half, or 30 Hz.
58
If it becomes necessary to sacrifice some bass efficiency (thereby reducing the size of the cabinet) to better ajust to demands of decor, the formula to use is
R= V2/V1
where ,
R=ratio of port area change .
V1=volume of enclosure with port area equal to cone area.
V2=desired volume of the smaller enclosure,
then (R*R)P=new port area for smaller enclosure.
If the enclosure were 10 cubic feet with a 12-inch speaker (free-air cone resonance 50 Hz) and a port area of 78 square inches, to reduce the enclosure to five cubic feet, calculate:

R = 5 cu ft/10cu ft= 0.5

R2P = (0.5)2 x 78 = 0.25 x 78 = 19.5 sq in

While this reduced the size of the enclosure and the "tuning" re¬mained at the same frequency, it was at the expense of bass output. There is a loss of bass output due to the greatly reduced port area
59
compared to cone area, as well as increased low-frequency dis¬tortion caused by the increased movement of the cone as a result of the decreased enclosure loading.
PORT SIZE
The resonance of the enclosure can be altered by still another method. If, for a given volume of enclosure, the port is reduced to one-fourth its original area, the resonance of the enclosure lowers by one octave; e.g., if originally 60 Hz, it now becomes 30 Hz. If the area of the port is increased to four times its original area, the
resonance of the enclosure raises by one octave; e.g., if originally 60 Hz, it now becomes 120 Hz. From these interrelations it is ap¬parent that for a given free-air cone resonance:
1.  A small enclosure requires a small port area.
2.  A large enclosure requires a large port area.
As mentioned earlier, the ideal port area should equal the cone area of the speaker. The preceding relation shows how a smaller than optimum port area can be utilized in Border to allow reduction in the size of the enclosure. On the other hand, even if size were of no consequence, designing the port area larger than the speaker-
62
cone area only results in unbaffling the woofer. The effect of a port area larger than the cone area is most noticeable at frequencies other than the low-frequency resonance. This is often overlooked even by speaker system manufacturers.
TUNING THE PORT
After design work is finished and the enclosure is constructed, it is often the practice to cut the port area larger than the design calls for. Then, by means of a board moved across the port open¬ing, a final careful "tuning" can be accomplished.
Using the same test circuit shown in Fig. 4-2, gradually "sweep" the oscillator across the lower frequencies until two peaks are found on the voltmeter. Keep changing the port area with the sliding board, while sweeping the low frequencies, until the two peaks previously found are equal in amplitude. The enclosure is now tuned, and proof of its correct adjustment is that the dip between the two peaks is now at the same frequency as the free-air cone resonance of the driver.
When the enclosure is tuned to the same frequency as the free-air cone resonance of the speaker, the impedance of the speaker
64
mounted in the enclosure looks like Curve B in Fig. 4-3. Note that one high resonance peak has been traded for two smaller ones. The higher-frequency peak is essentially of useful phase, and the lower frequency one is of detrimental phase. However, the lower one is at a frequency so low as to be of no consequence.
Curve D in Fig. 4-3 shows the frequency response (idealized) of a driver and ported enclosure associated with the impedance Curve B. Curve C is for the same driver mounted in an infinite baffle.
One further improvement results from deliberately raising the resonant frequency of the enclosure to a point higher than the free-air cone resonance of the speaker. If the driver has a free-air cone resonance of 30 Hz, the enclosure resonance is raised to
45 Hz. The resonance of the speaker in the enclosure now looks like Curve B in Fig. 4-5. The low-frequency peak (18 Hz) is much larger, but at this low frequency, the peak can have no effect on the performance of the system. Now the high-frequency peak is quite small and the bass response is smooth and efficient all the way to the cutoff
65

point. (See Curve D, Fig. 4-5.) This means that the speaker system absorbs more energy from the amplifier with the port tuned to a higher frequency; and as a result, a better, smoother, and more solid bass response is obtained.
Still another bonus is improved transient response due to better electrical damping in the all-important region of cutoff to 100 Hz.
CONSTRUCTION PLANS
In a number of the construction drawings that appear in this chapter, the port has been cut much larger than normally required. This is to permit the high-frequency horn and driver to be mounted within the opening. The difference between the large port area and the space the horn occupies is the actual port size. Therefore, it is this differential area that is considered as the actual port. The result is a port of the correct area surrounding the high-frequency horn (see Fig. 4-6).
The accompanying photographs and construction drawings are of thoroughly tested and proven bass-reflex enclosures. Careful ad¬herence to the dimensions and details given will result in highly satisfactory performance (see Figs. 4-7 through 4-19).
70
DUCTED-PORT PHASE INVERTERS
The conventional bass-reflex enclosure can be reduced in size by almost 50 percent, according to the designers of the ducted-port enclosures. The formula (theoretical) that governs bass-reflex calculations is:
74
Fc=K/sqr(LC)
where,
Fc = the low-frequency sesonant point, K = all the lumped constants, L = mass of air in the port,
C = the compliance (springiness) of the entrapped air in the enclosure.
Without going into a great deal of detail (because the complex nature of K does not allow a simple value to be given to it), it can be seen that an increase in the magnitude of L allows a decrease in the magnitude of C.
This means that through the use of a duct (illustrated in Fig. 4-20) the port volume can be substantially increased.
In addition to the increased port volume it also provides better baffling isolation to higher frequencies which do not like to turn corners. Because of the very complex nature of K in the equation, plotted charts are used to calculate dimensions for standard bass-reflex enclosures.
DESIGNING A DUCTED-PORT ENCLOSURE
James F. Novak, senior engineer, Jensen Mfg. Div., The Muter Company, has researched this subject thoroughly. The following material is reprinted with his permission.*
Optimum Enclosure Size
"A careful study of bass-reflex operation from a theoretical stand¬point reveals a complexity far greater than the extremely simple construction would indicate. A number of generally unknown facts come to light concerning low-frequency extension and optimum transient response.
"1. A bass-reflex enclosure can be too large. After a certain maxi¬mum volume is reached, further volume increases result in "boomy" bass rather than an appreciable extension of low-frequency response. This is particularly true when a speaker with a small magnet is used. It is best to use a completely closed cabinet in this case.
"2. A bass-reflex enclosure can also be too small. A common as¬sumption is that the enclosure can be made much smaller by using a duct behind the port. While the use of a duct allows one to tune the enclosure to very low frequencies when volumes are small, it is the ratio of enclosure air stiffness to speaker stiffness that deter-
* Reprinted in part from January, 1966, issue of Electronics World.
75
mines the low-frequency cut-off. As the enclosure volume is made smaller, the enclosure stiffness increases and so does the cut-off frequency. This will remain true regardless of how the enclosure is tuned. A false "boomy" bass will generally result and the en¬closure may as well be left closed. In some cases a better sounding bass will result if the back of the speaker enclosure is removed.
"3. Only one condition of cabinet tuning and damping will result in optimum transient response, i.e., freedom from hangover or boom. Because a speaker in a bass-reflex forms a closely coupled system of two tuned circuits, the system will tend to decay with two fre¬quencies. The achievement of optimum transient response demands that the system decay with one frequency and with a specified time constant. In order to make the system decay in one frequency, the enclosure volume and port combination must be tuned to the free-air resonance of the speaker. A specified decay can be achieved by adding acoustic resistance, in the form of damping material, to the enclosure. The proper amount of damping material can be de¬termined by means of a test method described later.
"A nagging question in the design stage of any enclosure of this type is "How large shall it be?" It was pointed out earlier that the enclosure can be too large or too small for proper bass-reflex action. This implies that an optimum volume exists and indeed it does. This optimum volume does not depend upon the size of the speaker nor its resonant frequency per se but rather on the ratio of enclosure air stiffness to the speaker cone suspension stiffness. This optimum ratio is 1.44 or, looking at it another way, the speaker resonant frequency in the enclosure before porting should be 1.56 times the free-air resonance of the speaker. This size enclosure, when prop¬erly tuned, yields at the same time the most extended low-frequency response and a transient response with subjectively unnoticeable hangover, assuming sufficient damping exists. Compared to the en¬tirely closed cabinet, the half-power point (3 db down) occurs at 0.7 times the closed cabinet speaker resonance for an extension of one-half octave.
Designing the Enclosure
"In order to proceed with the actual design work, it is necessary to know the stiffness of the cone suspension. Since speaker manu¬facturers are notorious for not having this information readily available, it is necessary to derive this by measuring the speaker resonance in free air and in a "standard volume." A properly cali¬brated audio oscillator, a simple a.c. vacuum-tube voltmeter, and a 100- to 1000-ohm resistor are required. Although this value is not at all critical, the higher values will give more sharply defined read¬ings. Use the largest value consistent with the oscillator output volt-
76
age and voltmeter sensitivity. Fig. 4-21A shows how these elements are connected.
"The "standard volume" is nothing more than a small plywood box of known volume. Fig. 4-22 shows the constructional details of boxes for 8-inch, 12-inch, and 15-inch speakers. Although a single volume could have been used for all loudspeaker sizes, three sepa¬rate volumes were chosen in the interest of economy. This box must be thoroughly sealed with caulking compound or putty to prevent leaks. Note: All measurements will be made with the speaker mounted on the outside of the box. All six sides should, therefore, be permanently assembled.
"The first step after selecting a loudspeaker and constructing the appropriate "standard volume" is to measure resonant frequencies. Hook up the unbaffled speaker as shown in Fig. 4-21A. The speaker should be held in the air away from any large objects and the audio
77
oscillator slowly swept through the low-frequency end of the audio range so that it passes through the speaker's resonant frequency. The voltmeter connected across the voice coil terminals will show a large rise in voltage at this frequency. The frequency correspond¬ing to maximum voltmeter reading is the resonant frequency of the speaker.
"After noting the free-air resonant frequency, place the speaker face down over the hole in the "standard box." A slight amount of hand pressure should be applied to the rear of the speaker to help get a good seal between speaker gasket and the box. The speaker resonant frequency is again determined as before. The resonant fre¬quency determined this time will be higher than the free-air reso¬nance. It is quite possible for this frequency to be two to four times the free-air resonance.
"The proper nomograms of Figs. 4-23, 4-24, or 4-25 can now be used to determine the proper enclosure volume. The following ex¬ample will clarify the technique.
"Assume an enclosure is to be built for a 12-inch loudspeaker with the following resonant frequencies: free-air resonant frequency, 62; resonant frequency in "standard box," 121 cps.
78
"Using the nomogram of Fig. 4-24, draw a straight line between Point A, the speaker free-air resonance and Point B, the speaker resonance with the "standard box." From the intersection of this line and the reference line, Point C, draw another straight line through the construction point until it intersects with the optimum-volume line. The number read (3000 cubic inches) is the proper volume for this loudspeaker.
"Unless the reader has reasons for making the enclosure con¬form to a special shape, the nomogram of Fig. 4-26 can be used for obtaining the proper dimensions for any desired volume. The resulting shape is based on industrial design philosophy that no rectangle will be interesting as an abstract shape until its width equals at least the diagonal of the square on which it is based. The width is, therefore, 1.414 times the height and the height is 1.414 times the depth. Note: The dimensions obtained from the nomogram are inside dimensions and must have the material thickness added to them.
"The proper method of using this nomogram is to draw a straight
line between the desired volume on the two outside volume scalesis
79
and obtain the dimensions from the intersection of this line with the three inner scales. The dimensions obtained should be rounded off to convenient numbers such as height (H) = 14  , width (W) = 20  , and depth (D) = 10  , for the example cited. The result¬ing volume will be well within the limits of accuracy required.
"The speaker cut-out should be placed toward one end of the enclosure. The table below lists proper size cutouts for 8-, 12-, and 15-inch loudspeakers.
Speaker Size                                 Baffle Cut-Out
8-inch                                      6    " diameter
12-inch                                     10   " diameter
15-inch                                     13   " diameter
Tuning &• Damping
"The enclosure must now be tuned to the free-air resonant fre¬quency of the speaker. The charts of Figs. 4-27, 4-28, and 4-29 are used for this purpose. They are based on ducts (made of heavy cardboard tubes) which are available for $0.50 each from the Tech-
80

nical Service Department, Jensen Mfg. Div. of the Muter Company, 6601 S. Laramie Ave., Chicago, Illinois, 60638. [Heavy cardboard mailing tubes, or drawing or blueprint-carrying tubes, available in stationery or drafting stores, may be used.—Ed.] The proper tube to use will be the largest diameter (inside) which gives a tube length of at least 1% inches less than the inside depth of the enclosure. In
the example chosen above, the duct is 4    " i.d. and has a length from the front panel of 3". (Note: The photos shown at the beginning of this article were taken before the duct was cut to proper length.) "The speaker and tube should now be installed in the enclosure with the tube being somewhere near the speaker. Although the enclosure volume and tuning are now correct, the system may not
81
be free from hangover or boom. The usual method of determining if adequate damping exists by measuring the height of the imped¬ance peaks with the circuit of Fig. 4-21A can often be misleading. A speaker system that appears underdamped with this measure¬ment may be adequately damped when operated with a high-fidelity amplifier. The reason is that the circuit of Fig. 4-21A does not include damping contributed by the amplifier which can be appreciable. For example, an amplifier with a damping factor of 20 appears as a 0.4-ohm resistor in shunt across the voice-coil terminals of an 8-ohm speaker. Many of the transistor amplifiers have damping factors of 50 and greater. The shunt resistance will be less than 0.2 ohm in these cases.
"Damping should be investigated with the circuit of Fig. 4-21B. The value of R can be determined if the amplifier damping factor
83
and speaker impedance are known from: R = speaker impedance/ amplifier damping factor.
"If the amplifier damping factor is not known, a 1/2-ohm resistor may be used. The battery can be an ordinary flashlight type while the switch can be a push-button or toggle type.
"The circuit of Fig. 4-21B is connected to the voice coil of the loudspeaker which is now installed in the tuned enclosure. The switch is operated between its two positions and the resulting sound produced by the speaker is observed. If the sound is a distinct "click" with no low-frequency boom or "bong" in both positions, the damping is adequate. Chances are, however, that the "click" will be accompanied by some boom and additional damping in the form of acoustic resistance will have to be added.
"The author prefers not to place damping material in the port. Somewhat better over-all results are usually obtained by placing it directly behind the speaker where it can then affect both "tuned circuits." Fig. 4-30 shows the method used. Generally a 1- to 2-inch thickness of lightweight Fiberglas (1/2-lbs. density) stapled around the speaker so that the entire speaker is covered will produce a boom-free click."
SUMMARY
To this point we have discussed how to maximize the radiations from the front and the rear of the cone speaker. Simple box con¬struction has characterized the enclosures discussed, and, in each case, home construction has been feasible. Now, more complex solutions to the problems of converting mechanical motion to acous¬tical energy with far greater efficiency will be discussed. To accom¬plish this we now turn to the horn projector.
84

Очень интересная глава.Адаптированный перевод чуть позже закину.


Вы здесь » форум Виктора А Шапкина Victor A Shapkin Audio » Аудио » Статья фром Electronics world feb.1961


Рейтинг форумов | Создать форум бесплатно © 2007–2017 «QuadroSystems» LLC