Метод за измерване на силата на звука на активните високоговорители

Изкривяванията в акустичните системи произтичат от редица фактори, вариращи от оптималния избор на филтъра и неговите компоненти, от присъщите характеристики на използваните високоговорители, както и от дизайна и дизайна на корпуса.

Относно връзката между силата и изкривяването

При възпроизвеждане на музикални и речеви сигнали през високоговорители (в процеса на техните електромеханични и електроакустични трансформации) възникват различни видове изкривявания, които като цяло могат да бъдат разделени на нелинейни и линейни. Нелинейно изкривяване характеризиращ се с появата на нови спектрални компоненти в процеса на преобразуване на сигнала в AC, които изкривяват временната структура на оригиналния сигнал в зависимост от нивото и свойствата на системата.
(Aldoshina I.A., Voishvillo A.G. Висококачествени акустични системи и радиатори.)

Като правило онези високоговорители, които не въвеждат значителни изкривявания в възпроизвеждания сигнал от ниски до високи нива на звука, звучат качествено и комфортно. Като правило нивото на изкривяване зависи от нивото на силата на звука и предпочитание може да се даде на онези високоговорители, които могат да възпроизвеждат сигнал по-силно с по-малко изкривяване.

За оценка на нелинейни изкривявания се използват различни видове тестови сигнали, тонални, шумови, музикални и т.н. Въпреки това, най-често за измерване и нормализиране на нелинейни изкривявания в високоговорителя се използват тонални сигнали. За да се оцени хармоничното изкривяване, GOST 16122-78 предвижда използването на няколко вида коефициенти, препоръките на IEC за Hi-Fi оборудване предвиждат използването на общия характеристичен коефициент на хармоника, дефиниран като съотношение, изразено в проценти, от средното стойност на звуковото налягане на всички висши хармоници, взети заедно, към средно ефективната стойност на звуковото налягане в даден честотен диапазон.
Измерванията се извършват при условия на свободно поле на синусоидален сигнал при мощност, съответстваща на ниво на звуково налягане, равно на Nav = 90 dB (усредняването се извършва в диапазона 100-8000 Hz). Обикновено те се ограничават до сумиране на коефициентите на втория и третия ред. Методът за измерване на Kg е даден в GOST 16122-78.
(Aldoshina I.A., Voishvillo A.G. Висококачествени акустични системи и радиатори.)

Защото измерването на силата на звука е средна стойност в определен честотен диапазон, тогава настройката на силата на звука може да се извърши не по синуси, а по сигнал за шум, като се изчислява силата на синусите, като се знае съотношението на характеристиките на мощността на шума и синуса. Измерването на силата на звука се извършва, като се вземе предвид кривата A, която ви позволява да получите близка стойност на силата на звука, като се вземе предвид психоакустиката за високоговорителите, без да се отчита влиянието на ниските и високите честоти. Трябва да се отбележи, че всяка крива се препоръчва за различни условия на измерване. За измервания на автомобилната акустика в купето се използва крива C, която отчита ниския честотен диапазон, за да отчете работата на субуфера. В нашия случай акустиката от тип рафт не може да се похвали с разширен обхват на ниска честота и се прилага крива А.

Разбира се, съществуват стандарти за измерване на характеристиките на високоговорителя и те съществуват, за да могат да се сравняват получените параметри помежду си. В някои случаи обаче е възможно да се променят условията на измерване, ако това води до ниска грешка в измерването или отразява по-адекватна оценка на качеството на звука за определени условия. Например чрез измерване на изкривяванията не на ниво от 90 dB, а на различни нива, близки до реалната работа. Например, вградената акустика на лаптопа Acer Aspire 4720z не може физически да развие налягане по-високо от 78 dBA от 1 метър при възпроизвеждане на синуси с амплитуди 0 dB. В същото време възпроизвеждането на звук с максимална сила на звука е придружено от големи изкривявания. Очевидно е, че когато сравняваме качеството на звука на лаптопите, сравнението трябва да се прави при по-ниски звуци. А за концертната акустика, напротив, работните обеми ще бъдат значително по-високи, отколкото за акустиката от рафтове.

Както бе споменато по-горе, нивото на изкривяване зависи от нивото на възпроизведения сигнал и чрез извършване на измервания на различни нива можете да оцените зависимостта на увеличаването на изкривяването от силата на звука. Когато измервате при еднаква сила на звука на високоговорителя, можете да получите характеристики, които могат да се сравняват помежду си.

Относно изкривяването на високоговорителите

Основните видове хармонични изкривявания, които възникват в високоговорителите, могат да бъдат класифицирани, както следва:

хармонични по-ниски порядки (втори, трети);
субхармонична и комбинационна субхармония;
хармоник от по-високи порядки;
интермодулация и честотна модулация (поради ефекта на Доплер).

Общият спектър на изкривения сигнал за динамичен високоговорител при възбуждане от синусоидален сигнал може да бъде както е показано на фиг. по-горе.

Основните причини за всички видове изкривявания са нелинейни трептящи процеси в елементите на движещата се система (окачвания, диафрагми, шайби, капачки и др.) И в „гласовата намотка - магнитна верига“.

Нека първо се спрем на причините и методите за изчисляване на горните видове нелинейни изкривявания в елементите на движещата се система на високоговорителя.

Хармоничните изкривявания на втория и третия ред се измерват съгласно метода на GOST 16122-78 и се изчисляват с помощта на коефициентите k2 и k3. Основната причина за този тип изкривяване е нелинейността на еластичните характеристики на движещата се система (инерционната и дисипативната нелинейност играят значително по-малка роля). Хармоничните изкривявания в високоговорителите са особено големи в областта на основния му резонанс, където задачата за изчисляване на тези изкривявания е значително опростена: тъй като вибрациите на дифузора имат бутален характер, общата нелинейност се определя само от нелинейността на еластични характеристики на неговите окачвания и шайби.