Что меня удивляет, встречается утверждение, что индуктивность звуковой катушки громкоговорителя - его паспортная характеристика, приводимая в технических данных наряду с номинальной мощностью, сопротивлением катушки и полосой воспроизводимых частот. Может, в каких-нибудь заводских ТУ и встречается этот параметр, но в справочниках не встречал.
Радиолюбители, конструкторы акустических систем и УНЧ под них, интересуются этим параметром с целью подбора цепочки Цобеля-Буше, долженствующей выровнять полное электрическое сопротивление (импеданс) громкоговорителя во всей полосе частот и исключить сдвиг фаз на верхних частотах, что может привести к самовозбуждению усилителя даже за пределами диапазона звуковых частот.
Цепочки Цобеля мы коснемся еще раз, сабж же данной статьи - как измерить индуктивность катушки, которая входит в формулу вычисления емкости конденсатора цепи Цобеля.
Индуктивность пытаются измерить мультиметром; на одном форуме встретилось обсуждение результата измерения в несколько мГн. Поскольку такого не бывает, обсуждение вышло очень бурным, в итоге пришли к выводу, что мультиметр измерял индуктивность на низкой частоте, ближе к правому склону резонансной кривой. Автора поста побудили перемерить иным способом, вышли доли мГн, что более похоже на правду.
Собственно, что касается Цобеля, то ввиду простоты измерения импеданса громкоговорителя (акустической системы) практики советуют измерить импеданс без Цобеля, а затем подобрать емкость конденсатора, выравнивая импеданс, по мере возможности, в рабочей полосе частот (сопротивление резистора цепи просто берется равным сопротивлению громкоговорителя).
Метод хорош, но вопрос об индуктивности остается открытым. Сам собой напрашивается метод определение индуктивности путем сравнивания импеданса и сопротивления постоянному току на какой-либо частоте (обычно 1000 Гц), вычитания активного сопротивления из импеданса (по теореме Пифагора, поскольку напряжение на сопротивлении и индуктивности разнятся на 90° по фазе), и вычисления индуктивности по известному реактивному сопротивлению и частоте.
В основе метода лежит представление об эквивалентной схеме громкоговорителя (схеме замещения).
Здесь Re - сопротивление катушки постоянному току, Le - индуктивность катушки, а LmCm - колебательный контур, имитирующий механический резонанс подвижной системы, Rm отражает потери в подвесе (трение, демпфирование).
На частотах в несколько раз выше частоты механического резонанса влиянием колебательного контура можно пренебречь, поскольку цепь замыкается через конденсатор Cm, и схема замещения сводится до последовательного соединения Re и Le.
Проверим метод, на примере акустической системы от электрофона "Аккорд" с громкоговорителем 4ГД-35-65.
Сигнал низкой частоты брался от генератора сигналов ГЗ-111, напряжение на громкоговорителе и включенном последовательно с ним резисторе сопротивлением 600 Ом (что позволяло вычислить ток через катушку) измерялось милливольтметром В3-38.
Ниже характеристика импеданса акустической системы.
При сопротивлении постоянному току 3,85 Ом максимальное сопротивление на частоте резонанса 72,7 Гц составило 14,5 Ом. Что интересно, практически таково же сопротивление на верхней границе диапазона воспроизводимых 12500 Гц (15,9 Ом).
Считать индуктивность во всем диапазоне по реальной характеристике импеданса ниже частоты 150 Гц не имеет смысла, поскольку резонанс исказит результат вычисления. Для пояснения, строго на частоте резонанса активное сопротивление потерь Rm будет ошибочно засчитано в реактивное сопротивление индуктивности Le.
Но по графику видно, что выше частоты 150 Гц правый склон резонансной кривой сливается с тенденцией изменения импеданса (пунктирная линия), которая в прямом виде (на графике с логарифмическим масштабом по оси частот) продолжается до 1000 Гц, за которой начинается крутой подъем импеданса.
Реактивное сопротивление индуктивности Le подсчитывается по формуле
Ze = √(Z^2-Re^2)
где Z - импеданс громкоговорителя, а индуктивность по формуле
Le = Ze/(2*п*F).
Ниже график рассчитанной индуктивности.
Нет никакого сомнения, что все, что левее частоты 1000 Гц, не соответствует никакой реальности, это артефакты метода и не полной эквивалентности схемы замещения громкоговорителя. Но на частоте 1000 Гц расчетная индуктивность составила 0,55 мГн, с плавным уменьшением до 0,19 мГн на частоте 12,5 кГц.
Если мы полагаем, что помимо Re в схеме неявно присутствуют еще какие-то активные сопротивления потерь (например, потери на токи Фуко, скин-эффект), то метод измерения индуктивности по резонансу кажется более подходящим.
Мы подобрали конденсаторы МБГЧ емкостью 0,5; 4 и 10 мкф, и спаяли несколько батарей конденсаторов емкостью от 0,5 до 50 мкФ. Конденсаторы емкостью 125 и 250 мкФ составлены из встречно-последовательно включенных электролитических конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФ.
Конденсаторы, один за другим, начиная с 0,5 мкФ и завершая 250 мкФ, подключались последовательно с акустической системой, и по падению напряжения на колонке с конденсатором определялась частота резонанса последовательного колебательного контура, составленного индуктивностью катушки Le и конденсатора. Частоте резонанса соответствовал минимум напряжения по милливольтметру. При конденсаторе 0,5 мкФ резонанс наступил на частоте 21 кГц, при 250 мкФ на частоте 575 Гц.
Индуктивность рассчитывалась по формуле:
Le = 1/(4*п^2*F^2*C).
Ниже график с результатами расчета.
Но и так все ясно - по импедансу определять индуктивность громкоговорителя смысла мало, показания окажутся завышенными вследствие невозможности учесть все потери, кроме потерь в активном сопротивлении громкоговорителя постоянному току.
Метод резонанса же эту неопределенность снимает, на частоте 1 кГц индуктивность равна 0,20 мГн, на верхней частоте 12,5 кГц - 0,13 мГн.
Хотя наилучшим методом измерения индуктивности, а заодно и потерь (добротности), должно явиться измерение посредством моста Вина, где мот балансируется и по индуктивности, и по потерям.
Есть ли у читателей опыт измерения индуктивностей, и каким методом пользовались? Было бы интересно обменяться мнениями.
