Tout haut-parleur, en fait, est un système oscillatoire. Sur cette base, presque tous les calculs des paramètres de ces émetteurs sonores sont effectués. L'une des caractéristiques les plus importantes des haut-parleurs modernes est le facteur de qualité. Ce paramètre indique, tout d'abord, la qualité des appareils de cette variété.
Quelle fonctionnalité
Donc, le facteur de qualité de l'orateur - quel est cet indicateur ? En se concentrant sur cette caractéristique, on peut tout d'abord déterminer comment les mouvements oscillatoires des émetteurs sonores sont amortis. On pense que cet indicateur ne doit pas être trop grand pour les têtes.
Si le facteur de qualité du haut-parleur est élevé et égal, par exemple, à 2 ou 3, les vibrations qu'il contient continueront même après la disparition de la force qui les a provoquées. Ceci, bien sûr, entraînera une diminution de la qualité sonore. Des effets de bruit gênants commenceront à apparaître dans le haut-parleur.
Lorsque le facteur de qualité est faible (inférieur à 1), les oscillations de l'appareil diminuent très rapidement. Autrement dit, la membrane en dynamique aprèsun impact brutal arrive presque immédiatement à un état stable. En conséquence, l'appareil produit un son plus propre et plus agréable. En conséquence, les experts réfléchissent rarement à la manière d'augmenter le facteur de qualité de l'orateur. Fondamentalement, lors de la conception de systèmes acoustiques, les maîtres essaient de réduire ce chiffre.
Définition exacte
Le facteur de qualité de l'orateur - ce que c'est, nous l'avons découvert en termes généraux. Plus précisément, cette caractéristique est un paramètre indiquant combien de fois les réserves d'énergie du système oscillant considéré dépassent ses pertes lorsque la phase change de 1 radian. C'est ainsi que le facteur de qualité peut être défini en termes de physique.
Où les réserves d'énergie sont concentrées dans la dynamique
Lorsqu'un fort signal sinusoïdal est appliqué à la tête, les réserves d'énergie se concentreront principalement dans les ressorts tendus, les oscillations amorties tendant à ramener le DIV en position centrale. DIV dans les haut-parleurs modernes peut avoir des poids différents. En conséquence, les ressorts dans la conception de l'émetteur de son sont utilisés avec une rigidité inégale. C'est-à-dire que plus le haut-parleur est lourd, plus il a de réserves d'énergie.
Perte de puissance des haut-parleurs
Les appareils de ce type sont principalement conçus pour émettre un son perçu par l'oreille humaine. La transmission de ces vibrations à l'environnement est la perte d'énergie du haut-parleur. Cependant, l'efficacité des haut-parleurs modernes est généralement très faible. La transmission du son ne représente donc qu'une petite partie de la consommation de l'appareil.énergie. En règle générale, moins de 1 % de toutes les pertes se produisent de cette façon.
Le coût des vibrations sonores en dynamique est l'indicateur le plus important. Après tout, c'est pour la transmission du son que de tels appareils sont conçus et fabriqués. Mais encore, beaucoup plus de pertes dans de tels équipements sont purement mécaniques. Beaucoup d'énergie dans de tels appareils est dépensée en friction:
- en suspension;
- dans l'entrefer magnétique;
- à propos de l'air, etc.
La plus grande consommation d'énergie des haut-parleurs se trouve dans leur moteur. Les appareils modernes de ce type fonctionnent sur le principe de petits générateurs qui créent pas mal de résistance.
Rapport stock/perte
Ainsi, un haut-parleur avec des ressorts suffisamment solides et une grosse cylindrée accumulera beaucoup d'énergie. En conséquence, sa quantité dans l'appareil dépassera considérablement les pertes. Un tel haut-parleur peut être considéré comme de haute qualité. Les oscillations qu'il contient diminueront lentement. Dans un appareil léger avec des ressorts pas particulièrement puissants, moins d'énergie est accumulée. En conséquence, l'indicateur du rapport entre l'énergie disponible et consommée sera faible. Un tel haut-parleur est considéré comme de mauvaise qualité et, par conséquent, de meilleure qualité.
Performance électrique et mécanique
Le facteur de qualité des haut-parleurs peut être calculé de plusieurs manières. Dans certains cas, lors de la détermination de ce paramètre, seules les pertes sonores, ainsi que les pertes par frottement, sont prises en compte. En utilisantd'une telle méthode de calcul, un facteur de mérite mécanique est obtenu.
Parfois, seuls les débits pour la résistance du moteur du haut-parleur sont pris en compte dans les calculs. Ce facteur de qualité est appelé électrique. Cet indicateur dans la dynamique a généralement de petites valeurs. Dans tous les cas, le facteur de qualité mécanique des émetteurs sonores dépasse toujours le facteur électrique. Habituellement, un tel indicateur dans la dynamique a une valeur supérieure à un.
Notation
Lors de la conception de systèmes acoustiques et de l'exécution de divers types de calculs, les désignations suivantes sont utilisées:
- Qts - facteur de qualité complet.
- Qms - facteur de qualité mécanique du haut-parleur.
- Qes - électrique.
Dans tous les cas, le facteur de qualité des locuteurs dans les formules est toujours noté Q.
De quoi dépend l'indicateur
Les haut-parleurs modernes sont considérés comme étant de la meilleure qualité s'ils ont un facteur de qualité global (perte électrique et mécanique) d'environ 0,7 ou moins. Cependant, cette valeur devrait caractériser l'enceinte en tenant compte, entre autres, de sa conception acoustique. Il convient de garder à l'esprit que ce dernier augmente toujours le facteur de qualité net de l'appareil.
Par exemple, très souvent, la conception acoustique d'un haut-parleur est une boîte fermée. Dans ce cas, l'élasticité de l'air dans l'espace clos s'ajoute à l'élasticité du ressort. C'est-à-dire qu'il y aura plus de réserves d'énergie dans les dynamiques conçues de cette manière. Le facteur de qualité augmentera etlors de l'utilisation d'un inverseur de phase, d'un klaxon, etc.
Ainsi, la conception acoustique doit toujours être prise en compte lors du choix d'une enceinte. Le facteur de qualité pur de l'appareil acheté doit dans tous les cas être égal ou inférieur à 0,7. Cela vous permettra de créer un système d'enceintes avec un son de haute qualité.
On pense, par exemple, que le facteur de qualité d'un haut-parleur pour une boîte fermée devrait être d'environ 0,5 à 0,6. Cela nécessite des nombres encore plus faibles car cela peut entraîner des haut-parleurs très durs.
Qu'est-ce qui affecte le facteur de qualité de l'enceinte
Influence Q dans les systèmes acoustiques principalement sur la réponse en fréquence et sur la réponse impulsionnelle des haut-parleurs. Autrement dit, cet indicateur détermine en grande partie les caractéristiques du son des haut-parleurs. Avec un facteur de qualité de 0,5, par exemple, la meilleure réponse impulsionnelle peut être obtenue. Avec un indicateur de 0,707, une réponse en fréquence régulière est obtenue. Aussi à:
- Q factor 0, 5-0, 6 haut-parleurs produisent des basses audiophiles;
- indicateurs 0, 85-0, 9 la basse devient élastique et en relief;
- d'un facteur de qualité de 1, 0, une "bosse" d'une amplitude de 1,5 dB apparaît dans la coupure, perçue par l'oreille humaine comme un son mordant.
Au fur et à mesure que le Q augmente, la "bosse" dans le son augmente et des bourdonnements caractéristiques commencent à émaner des haut-parleurs.
Théorie et pratique
Qu'est-ce que le facteur de qualité de l'orateur affecte, donccompréhensible. Comme nous l'avons découvert, lors de l'utilisation d'une conception acoustique, cet indicateur devrait être assez faible. C'est ainsi que cela fonctionne en théorie. Cependant, dans la pratique, les haut-parleurs de mauvaise qualité sont malheureusement assez rares. Même, par exemple, lors de l'utilisation d'un inverseur de phase, qui, comme nous l'avons découvert, nécessite un indicateur de 0,5 à 0,6, des têtes avec un indicateur supérieur à un sont souvent utilisées.
Tout appareil émettant du son a sa propre fréquence de résonance. Et c'est à travers lui que les membranes, après des signaux aigus, parviennent à un état d'équilibre. Dans de nombreux cas, avec un facteur de qualité élevé, le haut-parleur ne prolongera ni ne finira même de jouer des notes. Lorsque l'influence externe s'arrêtera, il commencera simplement à bourdonner désagréablement. C'est ainsi que se comportent les haut-parleurs d'ordinateur bon marché à une certaine fréquence, par exemple.
Le faible facteur de qualité des haut-parleurs est le plus souvent très bon pour le système de haut-parleurs. Cependant, à notre époque, malheureusement, même les appareils de transmission du son relativement coûteux peuvent être de très bonne qualité. Par exemple, dans les équipements vendus dans un magasin au prix d'environ 5 à 6 000 roubles, les émetteurs de son sont souvent totalement inadaptés à cet indicateur. Ils l'ont généralement trop haut.
Avec tout cela, les haut-parleurs coûteux avec un facteur de qualité élevé produisent souvent un son d'assez haute qualité. Le point ici réside principalement dans le fait que ces appareils ont généralement aussi une fréquence de résonance plutôt basse. Dans ces conditions, le bruit n'est pas particulièrement bien perçu.oreille humaine entraînée acoustiquement, non pas comme une "interférence" gênante, mais simplement comme un son très puissant. Une telle «saleté» devient particulièrement imperceptible lorsque vous écoutez de la musique simple, par exemple de la musique pop moderne. Autrement dit, le bourdonnement dans ce cas passe par la fréquence "correcte".
De quoi d'autre dépend
Le design a donc une grande influence sur le facteur qualité de l'enceinte. De plus, cet indicateur pour un tel équipement dépend de:
- La puissance de son moteur. Plus cette caractéristique est élevée, plus le facteur de qualité de la tête est faible.
- Masses de mouvement. Avec une augmentation de cet indicateur, les efforts du moteur dans le dispositif de transmission du son deviennent moins perceptibles. Les pertes par frottement augmentent en conséquence. À la suite de tout cela, le facteur de qualité de l'appareil augmente.
- Diamètre du fil. Dans le cas où les fils du haut-parleur donnent une grande résistance, le facteur de qualité électrique de l'appareil augmentera. En effet, dans ce cas, la charge sur le haut-parleur, qui est une sorte de générateur, chute.
Comment mesurer le facteur de qualité: les formules
À la maison, ce réglage d'enceinte est souvent calculé à l'aide d'un simple millivoltmètre CA. De plus, pour cette procédure, une carte et une résistance de 1000 Ohm sont préparées pour stabiliser le courant à travers le haut-parleur. De plus, lors de l'utilisation de cette technique, vous aurez besoin d'un générateur de logiciel à partir d'un ordinateur et d'un amplificateur de puissance (pour fournir un signal au haut-parleur). La procédure de mesure du facteur de qualité à l'aide d'un tel équipement est effectuée comme suit:
- le haut-parleur est suspendu à l'état libre, par exemple, sur une corde;
- rassembler le schéma.
Avant d'assembler le circuit, un graphique est construit, où la tension en millivolts (100, 200, 300) est tracée le long de l'axe y. En même temps, la fréquence est indiquée sur x (10, 20, 30 … 140, etc.). Ensuite, ils assemblent un circuit où le signal de l'amplificateur est envoyé à la résistance, puis au haut-parleur.
Étape suivante:
- inclure un millivoltmètre dans le circuit aux points a et c et régler la tension à 10-20 V à une fréquence de 500-1000 hertz;
- connectez un voltmètre aux points in et c, en ajustant le générateur, trouvez la fréquence où les valeurs de volts sont maximales (Fs);
- augmenter la fréquence par rapport à Fs et trouver les points où les lectures du voltmètre sont bien inférieures à Fs et constantes (Um).
En mesurant la tension à une certaine fréquence du haut-parleur, construisez le graphique correspondant. L'étape suivante consiste à trouver la valeur moyenne entre la tension minimale et la tension maximale. Dans ce cas, la formule U1/2=√UmaxUmin est utilisée. La valeur résultante sous la forme d'une ligne horizontale est transférée sur le graphique et les points d'intersection avec les lignes du rapport F1 et F2 (avec les indicateurs de fréquence correspondants) sont trouvés.
Ensuite, trouvez le facteur de qualité acoustique par la formule Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, où Fs est la valeur de fréquence aux lectures maximales du millivoltmètre. Ensuite, vous pouvez trouver le facteur de qualité électrique:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Après cela, le facteur de qualité total de l'enceinte est calculé:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
L'étape suivante consiste à construire un graphique pour le deuxième intervenant et à faire les mêmes calculs.
Quels autres paramètres peuvent être mesurés
Qu'est-ce que c'est - le facteur de qualité des haut-parleurs, nous l'avons découvert. Cet indicateur est généralement déterminé lors du choix de la conception la plus appropriée, lors de la conception de systèmes acoustiques. Cependant, pour que les haut-parleurs transmettent ensuite le son de la plus haute qualité, les calculs dans ce cas doivent être effectués en fonction d'autres indicateurs.
Lors du choix d'une conception acoustique, les paramètres dits Thiel-Small sont toujours pris en compte. L'une de ces caractéristiques est précisément le facteur de qualité, noté, comme nous l'avons découvert, Qts. De plus, lors du choix de la conception acoustique, des indicateurs du véhicule tels que:
- fréquence de résonance Fs;
- Vas élasticité de la suspension du haut-parleur.
En plus des trois caractéristiques principales, lors du calcul de la conception des systèmes acoustiques, les spécialistes peuvent utiliser des paramètres tels que:
- surface et diamètre du diffuseur;
- inductance;
- sensibilité;
- impédance;
- puissance de pointe;
- masse du système mobile;
- puissance du moteur;
- résistance mécanique;
- dureté relative, etc.
On pense que la plupart desces caractéristiques peuvent être facilement mesurées à la maison avec des instruments de mesure peu sophistiqués.
Fréquence de résonance
Le haut-parleur, comme nous l'avons découvert, est un système oscillatoire. Livré à lui-même, son diffuseur oscille avec une certaine fréquence lorsqu'il y est exposé. C'est-à-dire qu'il se comporte à peu près de la même manière qu'une corde après un pincement ou, par exemple, qu'une cloche après une frappe.
On pense que la fréquence de résonance peut être:
- pour les têtes de subwoofer non installées dans l'armoire - 20-50 Hz;
- Haut-parleurs Mitbass - 50-120Hz;
- tweeters - 1000-2000 Hz;
- diffuseur médium - 100-200 Hz;
- dôme - 400-800 Hz.
Vous pouvez mesurer la fréquence de résonance d'un haut-parleur, par exemple, en y envoyant un signal de générateur de son (en connectant une résistance en série avec lui) ou par toute autre méthode similaire. Cet indicateur est déterminé par l'impédance de crête de l'appareil.
Vas score
Ce paramètre pour les haut-parleurs peut être mesuré par deux méthodes:
- masse supplémentaire;
- volume supplémentaire.
Dans le premier cas, les mesures sont effectuées à l'aide d'une sorte de poids (10 grammes par pouce de diamètre du diffuseur). Il peut s'agir, par exemple, de poids de balances de pharmacie ou de vieilles pièces de monnaie dont la dénomination correspond à leur poids. Le diffuseur est chargé de tels objets et sa fréquence est mesurée. Plus loinfaire les calculs nécessaires en utilisant les formules.
Lors de l'utilisation de la méthode de volume supplémentaire, l'émetteur de son est fixé hermétiquement dans une boîte de mesure spéciale avec un aimant à l'extérieur. Ensuite, la fréquence de résonance est mesurée et les facteurs de qualité électrique et mécanique du haut-parleur, ainsi que le total, sont calculés. Ensuite, en tenant compte des données obtenues, la formule détermine Vas.
On pense que le plus petit Vas, ceteris paribus, le design le plus compact peut être utilisé pour le haut-parleur. Habituellement, de petites valeurs de ce paramètre à la même fréquence de résonance sont le résultat d'une combinaison d'un système mobile lourd et d'une suspension rigide.
Méthodes de mesure de paramètres supplémentaires
Comme déjà mentionné, en plus des trois principales caractéristiques du véhicule, d'autres indicateurs peuvent être utilisés dans la conception des systèmes acoustiques. Par exemple, la résistance de l'enroulement de tête au courant continu Re est mesurée à une fréquence proche de 0 Hz ou simplement à l'aide d'un ohmmètre.
La zone de diffusion Sd ou, comme on l'appelle aussi la surface rayonnante effective, coïncide avec celle constructive aux basses fréquences. Ce paramètre est trouvé à l'aide de la formule simple Sd=nR2. Dans ce cas, la moitié de la distance entre le milieu de la suspension en caoutchouc le long de la largeur d'un côté au milieu de l'opposé est prise comme rayon. Cela est principalement dû au fait que la moitié de la largeur de la suspension est également une surface rayonnante.
Ce que vous devez savoir
Mesurer correctement les paramètres du véhicule, y compris le facteur de qualité, lors de la conception de systèmes acoustiques est très important. Évitererreurs importantes, le haut-parleur doit être « étiré » avant de prendre des mesures. Le fait est que pour les appareils de ce type qui sont neufs ou qui n'ont pas été utilisés depuis un certain temps, les paramètres du véhicule peuvent différer considérablement des indicateurs utilisés avant le début des calculs d'équipement.
Vous pouvez "pétrir" les haut-parleurs avant les mesures, par exemple, avec des signaux sinusoïdaux, juste de la musique, du bruit blanc et rose, des disques de test. Dans le même temps, la procédure pour une telle préparation de l'appareil devrait, selon les experts, durer au moins une journée.
Types de conception acoustique
Les types de haut-parleurs les plus populaires en ce moment sont les boîtiers fermés et les bass-reflex. Le premier type de conception est considéré comme le plus simple. Structurellement, une boîte fermée est une boîte de 6 murs. Les avantages d'une telle conception sont tout d'abord la compacité, la facilité de montage, de bonnes caractéristiques impulsives, des basses rapides et claires. L'inconvénient des boîtes fermées est considéré comme un faible niveau d'efficacité. Cette conception ne convient pas pour créer une pression acoustique élevée. Les boîtes fermées sont généralement utilisées pour écouter du jazz, du rock, de la musique de club.
Les onduleurs de phase sont un type de conception assez complexe. Ils sont généralement fabriqués à partir de plastique. Dans le même temps, les inverseurs de phase ont un rendement élevé et permettent également au haut-parleur de se refroidir rapidement. En outre, cette conception peut être facilement reconfigurée si nécessaire.
Parfois, une ouvertureconception acoustique. Dans ce cas, la paroi arrière de la surface d'émission sonore du diffuseur n'est pas séparée de l'avant. Le plus souvent, une boîte ouverte est une boîte qui n'a pas de paroi arrière (ou qui a de nombreux trous).
La conception de corne pour les têtes est le plus souvent utilisée en combinaison avec d'autres types. Cependant, dans certains cas, ces conceptions peuvent être 100% originales. De tels systèmes sont utilisés, par exemple, pour les haut-parleurs à faible Q. Une conception acoustique de ce type présente de nombreux avantages. Son principal avantage est le volume élevé. Dans le même temps, les inconvénients de cette conception incluent l'impossibilité d'obtenir une réponse en fréquence uniforme, un faible volume sonore, etc.
Qualité et design des enceintes
On pense que les têtes avec Fs / Qts>50 doivent être utilisées dans des boîtiers fermés, Fs / Qts>85 - avec des inverseurs de phase, Fs / Qts>105 - avec des résonateurs passe-bande, Fs / Qts>30 - avec des écrans et des boîtes ouvertes.
Vous pouvez choisir la conception acoustique des haut-parleurs, comme déjà mentionné, et simplement par leur facteur de qualité. Par exemple, les têtes avec Qts> 1, 2 sont le plus souvent utilisées pour les boîtes ouvertes. Le facteur de qualité optimal pour eux est 2, 4. Les haut-parleurs avec Qts<0, 8-1, 0 sont conçus pour les boîtiers fermés. Dans ce cas, l'indicateur optimal, comme nous l'avons découvert plus tôt, est 0,5-0,6.
Le facteur de qualité des haut-parleurs pour un inverseur de phase doit être: Qts<0, 6. L'optimum dans ce cas sera de 0,4. Les appareils avec Qts<0.4 conviennent pourembouchures.
Comment changer le facteur de qualité, réduire ou augmenter
Parfois, pour que l'équipement de transmission du son fonctionne mieux, ce paramètre doit être augmenté ou diminué. Très souvent, les maîtres, par exemple, s'intéressent à la manière de réduire le facteur de qualité d'un orateur. Cette tâche peut en fait être très difficile. Afin de réduire le facteur de qualité du haut-parleur, il est généralement nécessaire de modifier radicalement son moteur. Et ceci, bien sûr, est une procédure plutôt compliquée et dans la plupart des cas peu justifiée.
Certains experts notent le fait que vous pouvez réduire le facteur de qualité des haut-parleurs en collant un aimant. Cependant, dans ce cas, son indicateur ne changera pas de plus de 5 à 10%. De plus, cette méthode ne convient que lorsque l'aimant du haut-parleur est très faible.
En outre, la réponse à la question de savoir comment réduire le facteur de qualité du haut-parleur, il peut y avoir d'autres technologies. Par exemple, cela peut être fait par:
- en utilisant des résonateurs;
- imprégnation diffuseur;
- découpage de secteurs, par exemple, selon la méthode Ephrussi.
La réponse à la question de savoir comment augmenter le facteur de qualité de l'enceinte est assez simple. Pour ce faire, comme nous l'avons déjà découvert ci-dessus, il vous suffit généralement d'augmenter la masse du mouvement de l'appareil.
