Разбираемся с работой пассивного излучателя, которого иногда сокращают до двух букв ПИ, иногда называют пассивным радиатором, а я вообще буду называть его пассивкой:)
Есть у меня подопытная колоночка, имеющая один басовик размером 4 дюйма, раскачивающий аж два пятидюймовых пассивных радиатора.
И сразу вам загадка, ответ на которую вы сможете найти в конце этого материала. Что будет, если вместо одной из пассивок поставить герметичную заглушку? Как изменится настройка такой акустической системы? Вернёмся к этому вопросу позже.
Для начала сделаем измерение микрофоном, находящимся в ближнем поле басового динамика, а потом и радиаторов. Так как микрофон находится кратно ближе к испытуемому излучателю (динамику или пассивке), то звучание его соседей не будет оказывать принципиального влияния на микрофон. Вот как выглядит график АЧХ в ближнем поле басового динамика:
Обратите внимание на провал на частоте чуть ниже 60Гц - это похоже на настройку ПИ, позже мы это уточним.
Сегодня будем обращать особое внимание на фазу. Пассивный излучатель по свой сути - это ФАЗОинвертор, поэтому есть смысл отследить фазу басовика и сравнивать ее с фазой пассивок. А сделать это можно будет с помощью измерения с петлей обратной связи - один канал звуковой карты подает сигнал напрямую на вход звуковухи, и мы точно знаем момент начала тестового сигнала. Второй канал отправляет сигнал на усилитель, который усиленный сигнал посылает на динамик, тот воспроизводит его и мы схватываем его микрофоном в сантиметре от излучателя (капсюль микрофона я устанавливал в плоскости вершины подвеса)
Получили вот такой импульс, и когда мы переместим микрофон к пассивному излучателю, благодаря референсному сигналу, идущему напрямую со входа на выход, мы можем точно определить точку начала импульса и фазу сигнала с радиатора.
Перемещаемся к одной из пассивок. Её график выглядит вот так:
На том месте, где у динамика был провал мы видим самый пик графика излучения пассивного радиатора. Это подтверждает предположение, что в этой точке и находится настройка ПИ.
Теперь самое интересное: как эти графики просуммируются друг с другом? Сделаем это внутри программы, так как у нас есть достоверная информация о фазе, графики могут быть вполне корректно сложены с учетом фазы сигнала. Измерить суммарный отклик трех излучателей в реальном мире можно или на улице, или в безэховой камере. В обычной комнате на низких частотах мы увидим только влияние этой самой комнаты, а не собственный график колонки. Поэтому делать измерение на расстоянии от колонки с целью увидеть звук колонки на низах мы не будем - всё равно ничего не увидим)
Вот как выглядит сумма: черный график. на частоты выше 200-300Гц ПИ значительного влияния не оказывает. И в этом его преимущество относительно фазоинвертора, который, являясь по сути открытой трубой в корпус колонки, может через себя пропустить значительное количество средних частот, да и трубные резонансы никто не отменял) Если порт длинный, возникновение лишних и весьма громких паразитных звуков очень даже вероятно.
Ниже 200Гц пара пассивных радиаторов существенно добавляют эффективности этой акустической системе, но происходит это только до частоты настройки. Ниже этой частоты происходит резкий провал АЧХ, гораздо более резкий, чем собственный спад звука динамика или каждого из двух пассивных излучателей в отдельности. Наверное, это происходит из-за особенностей графика фазы? Давайте смотреть:
Так и есть: ниже 60Гц графики резко расходятся друг от друга, и разница фаз составляет примерно 180 градусов (эта величина показана на графике красным). То есть, ниже частоты в 50Гц динамики и пассивки гасят друг друга, оттого получаем резкий завал на графике АЧХ!
А вот как выглядят степ-респонс динамика и пассивки, синхронизированные по времени.
Динамик вступает немного раньше, и довольно быстро затухает, чего нельзя сказать о пассивном излучателе: и через 20мс его амплитуда составляет 80% от максимума.
Это и не мудрено: чтобы получить нужную настройку приходится навешивать на радиатор существенную массу, вес подвижных частей пассивки может достигать десятков граммов. Просто оцените эти металлические шайбы, и таких радиаторов два на один динамик)
И ведь эта масса колеблется, практически предоставленная сама себе, контролирующаяся динамиком только через объем воздуха в корпусе. Удивительно, что на степ-респонс самого динамика нет большого влияния: видимо, электрический демпфер справляется.
Проверим наши догадки по поводу частоты настройки: для этого смотрим график зависимости сопротивления от частоты в корпусе.
Минимальная точка между горбами соответствует частоте настройки. Так и есть, 57Гц!
А теперь возвращаемся к загадке из начала статьи: как изменится настройка, если выкрутить один пассивный радиатор и вместо него вставить жесткую герметичную заглушку?
Настройка понизится! Аналогия такая же, как если бы мы заткнули один из двух фазоинверторов. Для кого как, а для меня это весьма понятная аналогия))) При этом нагрузка на оставшийся излучатель возрастет, его ход будет больше.
Ну и затравка на следующий материал: с одной стороны заглушка, с другой стороны панель, в которую можно встроить порт ФИ и сравнить в лоб два этих акустических оформления. Думаю, будет интересно;)
