Четвертьволновой резонатор (ЧВ)
«Он же резонатор — органная труба, он же трансмиссионная линия»
Четвертьволновик (ЧВ) простыми словами
Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.
Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в фазоинверторе. При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.
Основные достоинства ЧВ:
Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.
Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.
Расчет ЧВ
Площадь сечения порта зависит от размера динамика.
Рассчитывается в специальных программах, для усредненных и упрощенных расчетов берется эффективная площадь диффузора.
Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.), она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но так же Sd можно рассчитать самому
Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;
Sd = π(D/2) 2
где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.
Для квадратного сабвуфера вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.
Эффективная площадь сабвуферов
Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:
— длина порта, м.
Оптимальный диапазон 35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.
Пример расчета
Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.
Sпорта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²
Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.
Виды ЧВ
Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.
Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие от классического прямого ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.
Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой АЧХ.
Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:
Длина порта в зависимости от типа ЧВ
Какой динамик подойдет для ЧВ
В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).
Видео о подборе динамика для ЧВ:
Видео с обзором и расчетом
Нюансы
Читать еще:
Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:
Расчет акустического оформления типа четвертьволновый резонатор (четвертьволновик)
Опции темы
Поиск по теме
Отображение
Расчет акустического оформления типа четвертьволновый резонатор (четвертьволновик)
Не будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ), а рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.
Основными преимуществами ЧВ являются:
низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.
Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.
Однако, есть и недостатки:
занимает приличную часть багажника, если не его весь;
довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ.
противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.
В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера. Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.
Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = 1,5*(3,14*((Dсабвуфера/2)^2)). Проще говоря, площадь сечения туннеля равняется полторы площади сабвуфера. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.
Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(30см). Sтуннеля = 1,5*(3,14*((30/2)^2)) = 1060кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!
Для тех пользователей, которым качество звучания особенно важно,рекомендуется использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.
Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения…?” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!
Как выбрать настройку ЧВ короба для сабвуфера
Наверное, вы хотя бы что-то слыхали о четвертьволновых резонаторах.
Этот вид корпусов используется при построении сабвуферов и НЧ звеньев акустических систем не так уж широко по сравнению, скажем, с фазоинвертором и закрытым ящиком.
Но почему? Ведь четвертьволновик даёт несомненные жирные плюсы:
Словом, «и громко, и качественно».
Возможно, потому, что есть минусы:
Впрочем, последний пункт относится и к фазоинвертору.
Возможно, широкое применение ЧВ сдерживается и некоторой трудоёмкостью его расчета. Хотя сам по себе расчет не так уж сложен, но обычно пока спроектируешь короб, приходится перебрать несколько вариантов, каждый раз заново всё пересчитывая. Это и утомительно, и отнимает много времени. И когда долго чем-то занимаешься, начинаешь делать ошибки, а они совершенно недопустимы при расчете ЧВ. Если у вас есть короб и хотите определить его настройку то вот ссылка.
Если не применять различные программы, то ЧВ короб можно подогнать по следующим параметрам:
1. Какую настройку частоты выбрать.
(Гц)
(раскрыв) м.
(прямой) м.
(сужение) м.
предпочтения
подряд»
1к2 — Этот порт как рупор…увеличеваеться на окончании, размеры его больше, но КПД выше.
1к1 — Это самый простой порт…прямой! В таблице указана длина порта.
2к1 — Сужающийся порт, сэкономит место, при правильном расчете разницы от двух предыдущих не отличить.
2. Какая нужна площадь порта?
Выбираем размер своего динамика и требования от корпуса(максимум музыкальности или компромисс, между громкостью и качеством). Для двух динамиков, площадь порта в 2 раза больше.
| Размер динамика (дюймы) | Эффективная площадь диффузора (см^2) | Музыкальный корпус (см^2) | Музыка\Громкость (см^2) | Максимальная громкость (см^2) |
| 4 | 50 | 50 | 75 | 100 |
| 5 | 75 | 75 | 110 | 150 |
| 6 | 125 | 125 | 180 | 250 |
| 8 | 200 | 200 | 300 | 400 |
| 10 | 310 | 310 | 465 | 600 |
| 12 | 480 | 480 | 720 | 950 |
| 13 | 600 | 600 | 900 | 1200 |
| 15 | 800 | 800 | 1200 | 1600 |
| 18 | 1200 | 1200 | 1800 | 2400 |
3. Характеристики динамиков идеально подходящих для ЧВ коробов.
| Размер динамика (дюйм) | Добротность (qts)* | Резонанс динамика (fs)* | Эквивалентный объем (Vas) |
| 5 и меньше | 0,5 и выше | 60 и выше | 15 и меньше |
| 6 | 0,5-0,4 | 50-60 | 20 |
| 8 | 0,4 | 40-50 | 40 |
| 10 | 0,4 | 30-35 | 70 |
| 12 | 0,4 | 25-30 | 100 |
| 15 | 0,3 | 25-30 | 150 |
| 18 | 0,3 и ниже | 25 и ниже | 200 и больше |
*наиболее важный параметр
Для расчетов удобно использовать программу для ЧВ коробов