Калькуляторы
Калькулятор фазоинвертора - расчет параметров онлайн
Фазоинвертор (порт) — акустическое оформление динамика, при котором в корпусе создается специальное отверстие для улучшения воспроизведения низких частот. Порт настраивается на определенную частоту, позволяя использовать энергию обратной стороны диффузора.
- Настроечная частота фазоинвертора (Fb) обычно выбирается на 5-10 Гц ниже резонансной частоты динамика (Fs).
- Оптимальная добротность акустической системы (Qtc) находится в диапазоне 0.5-0.7.
- При получении слишком длинного порта, рекомендуется использовать несколько портов меньшего диаметра.
- Для сабвуферов используйте большие диаметры портов (от 75 мм) во избежание турбулентных шумов.
- Минимальная длина порта не должна быть менее его диаметра для избежания акустического замыкания.
- Сабвуферные динамики: Fs = 20-35 Гц, Qts = 0.3-0.5, Vas = 40-200 л
- Мидбасовые динамики: Fs = 35-60 Гц, Qts = 0.3-0.6, Vas = 10-50 л
- Широкополосные динамики: Fs = 50-100 Гц, Qts = 0.4-0.8, Vas = 5-20 л
Данный калькулятор предназначен для расчета параметров акустического оформления типа "фазоинвертор" (bass reflex) на основе теории Тиля-Смолла. На этой странице мы объясним принцип работы фазоинвертора, основные формулы расчета и приведем примеры использования калькулятора.
Фазоинвертор – один из типов акустического оформления динамика, характеризующийся наличием порта (отверстия) в корпусе. Этот порт настраивается на определенную частоту и позволяет использовать излучение с обратной стороны диффузора динамика для усиления низких частот.
Основное преимущество фазоинвертора над закрытым ящиком – возможность получить более низкую граничную частоту и более высокую чувствительность системы. Однако за это приходится платить более быстрым спадом АЧХ ниже граничной частоты и потенциальными искажениями на частоте настройки.
Расчет фазоинвертора основан на теории Тиля-Смолла и использует параметры динамика и желаемые характеристики системы. Главная задача – определить объем корпуса, диаметр и длину порта для достижения оптимальной частоты настройки.
1. Расчет оптимальной частоты настройки фазоинвертора (если не задана):
Fb = Fs × √(1.4 / Qts - 0.4)
где Fb – частота настройки порта, Fs – резонансная частота динамика, Qts – полная добротность.
2. Расчет длины порта:
L = (c / (2π × Fb)) × √(S / (V × 1000)) × π - 0.8 × r
где L – длина порта (см), c – скорость звука (34500 см/с), Fb – частота настройки (Гц),
S – площадь поперечного сечения порта (см²), V – объем корпуса (л), r – радиус порта (см).
3. Расчет добротности системы:
Qtc = Qts × √(Fs² / Fb²)
4. Расчет нижней частоты среза системы (-3 дБ):
F3 = Fs × √(1/2 + √(1/4 + Fs² / Fb²))
Калькулятор использует следующие входные параметры:
| Параметр | Описание | Типичные значения |
|---|---|---|
| Объем корпуса (л) | Внутренний объем корпуса без учета объема динамика и порта | 10-100 л |
| Резонансная частота Fs (Гц) | Собственная резонансная частота динамика, указанная в его спецификации | 20-60 Гц |
| Полная добротность Qts | Суммарная добротность динамика, указанная в его спецификации | 0.2-0.7 |
| Эквивалентный объем Vas (л) | Объем воздуха, имеющий упругость, эквивалентную упругости подвеса динамика | 10-200 л |
| Диаметр порта (мм) | Внутренний диаметр трубы фазоинвертора | 50-100 мм |
| Количество портов | Число портов одинакового диаметра (для уменьшения длины) | 1-6 шт |
| Настроечная частота Fb (Гц) | Желаемая частота настройки порта (если не указана, рассчитывается автоматически) | На 5-10 Гц ниже Fs |
Входные данные:
- Объем корпуса: 50 л
- Fs: 25 Гц
- Qts: 0.35
- Vas: 120 л
- Диаметр порта: 100 мм
- Количество портов: 1
Результаты расчета:
- Настроечная частота (Fb): 22.3 Гц
- Длина порта: 178.4 мм
- Добротность системы (Qtc): 0.371
- Нижняя частота среза (F3): 23.8 Гц
Интерпретация: При таких параметрах получается сабвуфер с достаточно низкой граничной частотой и хорошей переходной характеристикой (малой добротностью). Длина порта компактная, что удобно для конструкции.
Входные данные:
- Объем корпуса: 20 л
- Fs: 40 Гц
- Qts: 0.4
- Vas: 35 л
- Диаметр порта: 50 мм
- Количество портов: 1
- Настроечная частота (задана вручную): 35 Гц
Результаты расчета:
- Длина порта: 143.6 мм
- Добротность системы (Qtc): 0.461
- Нижняя частота среза (F3): 36.5 Гц
Интерпретация: В этом примере мы задали частоту настройки ниже резонансной частоты динамика для получения более ровной АЧХ. Полученная система будет иметь малую добротность, что обеспечит чистый и точный бас без "гула".
Частота настройки (Fb): Обычно выбирается на 5-10 Гц ниже резонансной частоты динамика (Fs) для сабвуферов и близкой к Fs для широкополосных систем. Слишком низкая настройка может привести к перегрузке динамика из-за большой амплитуды на частотах ниже Fb.
Добротность системы (Qtc): Оптимальные значения находятся в диапазоне 0.5-0.7. Значения ниже 0.5 дают более точное звучание, но менее выраженный бас. Значения выше 0.7 дают более яркий бас, но могут приводить к "бубнению" и потере точности.
Диаметр и длина порта: Следует избегать слишком длинных и узких портов (более 5:1), так как они могут вызывать турбулентность воздуха и шум. Если расчетная длина получается слишком большой, лучше увеличить диаметр порта или использовать несколько портов.
- Для сабвуферов желательно использовать порты диаметром не менее 75-100 мм для избежания турбулентных шумов.
- Порт должен быть размещен на расстоянии не менее его диаметра от стенок корпуса и динамика.
- Внутри корпуса желательно использовать звукопоглощающий материал для подавления стоячих волн.
- Минимальная длина порта не должна быть меньше его диаметра для избежания акустического замыкания.
Данный калькулятор предоставляет результаты, основанные на теоретических расчетах и упрощенных формулах. Реальные характеристики акустической системы могут отличаться от расчетных из-за влияния множества дополнительных факторов:
- Точность изготовления корпуса
- Отличие реальных параметров динамика от заявленных
- Влияние внутренних стоячих волн
- Форма корпуса и расположение порта
- Акустика помещения
Автор не несет ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования данного калькулятора и информации на этой странице. Расчеты следует рассматривать как базовые рекомендации, которые могут потребовать дальнейшей настройки и корректировки при практической реализации.
- Thiele, A.N. (1971). "Loudspeakers in Vented Boxes". Journal of the Audio Engineering Society.
- Small, R.H. (1973). "Vented-Box Loudspeaker Systems". Journal of the Audio Engineering Society.
- Dickason, V. (2006). "Loudspeaker Design Cookbook", 7th Edition. Audio Amateur Press.
- Keele, D.B. (1973). "Low-Frequency Loudspeaker Assessment by Nearfield Sound-Pressure Measurement". Journal of the Audio Engineering Society.
- Leach, W.M. (2010). "Introduction to Electroacoustics and Audio Amplifier Design", 4th Edition. Kendall/Hunt Publishing.
