Vas – equivalent volume of compliance – nadomestni volumen zraka, ki nudi zvočniku enak upor, kot je mehanski upor njegovega pogonskega mehanizma (voljnost ali popustljivost zvočnika).
Za primer si oglejmo naslednjo skico, ki prikazuje dve posodi z zrakom različnih volumnov, pokriti z batoma enake velikosti. Pri večji posodi je potrebna mnogo manjša sila za pomik bata na enako razdaljo (v globino) kot pri mali posodi, kar pomeni, da večji volumen zraka nudi manjši upor.
Ker zvočnik deluje kot bat, se njegova aktivna površina membrane Sp lahko obravnava kot površina bata in upor, ki ga ta nudi – Cms –pretvori v nadomestni volumen zraka Vas, po naslednji enačbi:
Vas = 1,40 x 10 x Cms x Sp, kjer je :
1,40 x 10 = konstanta, ki zajema gostoto zraka in hitrost zvoka v njem.
Vas = volumen – m3
Cms = upor pogonskega mehanizma zvočnika -m/N
Sp = aktivna površina membrane zvočnika -m2. Ta se izračuna: A = II R2 –m2
Premer-D aktivne površine zvočnika se izmeri od sredine zvočnika do sredine zgornjega vpetja membrane in je v našem primeru D = 0,133 m,
R = D/2 = 0,0665 m
Za izračun nadomestnega volumna Vas se bomo poslužili dokaj enostavne metode, tj. dodane mase, ki ne zahteva izdelavo skrinje za merjeni zvočnik. Z enakomerno obtežitvijo membrane zvočnika bomo znižali njegovo resonančno frekvenco in jo označili s F. Za to bomo uporabili kovance ali male uteži skupne teže 30 g in jih pazljivo prilepili na kapo zvočnika ter izmerili novo resonančno frekvenco, ki mora biti vsaj 25 % nižja od izvirne. V našem primeru bomo uporabili
F = 43,7 Hz.
Cms = ((1/(2π)2 x M)) x (Fs + F’s) x ((Fs – F’s)/(Fs x F’s)2)
kjer je:
M = dodana masa – kg
Cms = upor mehanizma – m/N
Cms = I 1/ [6,28 x 0,03I] x I (91,7 + 43,7) x (91,7 – 43,7)/(91,7 x 43,7) I = 0,3421 x 10 m/N Cms = I 1/ 6,28 x 0,03I x I (91,7 + 43,7) x ( 91,7 – 43,7)/(91,7 x 43,7) I = 0,3421 x 10 m/N
Vas = 1,4 x 10 x Sp x Cms = 1,4 x 10 x 0,0139 x 0,3421 x 10 = 0,00924 m3
S tem smo pridobili vse potrebne parametre, ki definirajo naš zvočnik:
Fs = 91,7 Hz, Qts = 1,23 in Vas = 0,00924 m3
Sedaj naš zvočnik poznamo in smo pripravljeni za gradnjo primerne zvočne skrinje, za katero bomo te podatke nujno potrebovali.
Da bi ugotovili namembnost in uporabnost zvočnika, nam ostane še zadnja meritev – potek frekvenčne karakteristike. Z njo bomo določili njegovo uporabno frekvenčno polje delovanja, in se tako odločili za funkcijo, ki jo bo opravljal v zvočnem sistemu.
Ta meritev se sicer natančno izvaja v posebnih prostorih z dobro zvočno izolacijo – gluhih sobah, kjer je še posebej poskrbljeno za odpravo morebitnih odmevov in zakasnitev zvoka, ki so pri poteku meritve še posebej nezaželeni učinki. Za naše potrebe pa bomo to meritev dokaj natančno uresničili kar doma, če le imamo prostor, ki ga z majhnim posegi lahko zanjo pripravimo:
- odstraniti moramo vse predmete, ki bi lahko brenčali, pozvanjali ali se kako drugače zveneli (zaželen je prazen prostor),
- zakriti steklene površine (oken in omar) z navadnim metrskim blagom,
- na sredini prostora položiti kos prešane steklene volne (nanjo bomo namestili stojalo z mikrofonom, in tako preprečili talne odboje in prenos zvoka po tleh).
Merilni pripomočki za izvedbo meritve:
- generator tona s samodejno nastavitvijo (po 1/3 oktave – čez cel avdio spekter),
- ojačevalnik zvočnega signala,
- zvočnik, ki ga bomo merili – nameščen na zaslonko (leseno ploščo debeline vsaj 15 mm – s primernim izrezom za merjeni primerek),
- kos prešane steklene volne za podlago mikrofonskemu stojalu (primerne velikosti),
- kalibriran mikrofon z vgrajenim digitalnim ali analognim merilnikom zvočnega nivoja (v kolikor pa imamo na voljo samo primeren mikrofon brez merilnika, ga priključimo na voltmeter z decibelsko – dB-skalo),
- mikrofonsko stojalo.
Frekvenčno karakteristiko zvočnika merimo na dva načina. Za frekvenčno polje med 400 Hz in 20 kHz postavimo mikrofon na razdaljo 50 cm – 100 cm od osi merjenca, pri nižjih frekvencah – do 400 Hz pa največ 12 mm od njegove osi (oziroma sredine membrane). Te meritve se izvajajo na enak način tudi z računalniško podporo (program za testiranje zvočnikov) in so enostavnejše le v toliko, da je generator tona (po 1/3 oktave) že programiran. Prednost računalniškega programa pa je očitna pri iskanju ostalih parametrov – Thiele-Small (opisanih v prejšnjem poglavju), ker sta za njihovo pridobitev ponavadi potrebna le dva ključna podatka: nazivna impedanca in volumen merilne zvočne skrinje.
Po opravljeni meritvi lahko rečemo, da zvočnik tako dobro poznamo, da se lahko lotimo izdelave zanj primerne zvočne skrinje. Pri tem bomo uporabili vse do sedaj nabrane izkušnje in rezultate meritev, takoj pa se pojavi nova dilema…
Več o clanku najdete v knjigi. Žal je knjiga samo se v hrvaškem jeziku!
Virtualna trgovina, nakup brošure in informacije!
Zvočnik – večna dilema
Avtor: Vili Bertok
Ljubljana, september 2001
