Открытый корпус

Вспомните старые радиолы типа Ригонда. Громко играли и басили неплохо. А ведь акустическое оформление динамиков не такое как у современных музыкальных центров, а так называемый открытый корпус. Что такое открытый корпус? Открытый корпус представляет собой ящик, у которого задняя стенка или полностью отсутствует или же имеет панель акустическое сопротивление ПАС. В старых радиолах роль панели акустического сопротивления играла задняя стенка (обычно из оргалита) с некоторым количеством отверстий. Иногда задняя стенка представляла собой пластмассовые решетки, типа жалюзи.



Рис1. Задняя стенка радиолы БЕЛОРУСЬ-59
Акустическое действие открытого корпуса подобно действию акустического экрана. Размеры передней стенки открытого корпуса в значительной степени влияют на частотную характеристику динамика, так же как и в акустическом экране. Самое интересное, что боковые стенки открытого корпуса мало влияют на АЧХ. Таким образом, важен не внутренний объем корпуса, а площадь передней стенки. Размеры передней стенки открытого корпуса с учетом боковых стенок можно делать на 25-40% меньше размеров акустического экрана. Это очень важно для автомобильных аудиосистем. Открытый корпус должен удовлетворять следующим требованиям. Как и акустический экран, он не должен иметь каких либо отверстий и щелей на своем корпусе (кроме задней стенки). Особенно опасны щели и отверстия на передней стенке корпуса, как причины короткого акустического замыкания и как причины, которые могут привести к резкому ухудшению воспроизведения низких частот. Мидбасовый динамик не должен быть слишком заглублен, плоскость его диффузородержателя должна быть заподлицо с плоскостью передней стенки. На практике это достигается изготовлением подиумов.
Теперь самое интересное. А что если рассмотреть дверь как открытый корпус? Попробуем. Передний экран можно сделать, если провести акустическую обработку

Рис. 2 Дверь до акустической обработки.

Рис.3 Дверь после акустической обработки

Итак, передний экран есть, боковые стенки- есть, (то есть ящик имеется), задняя стенка - --.. А вот здесь можно предположить следующее. Отверстия для проводки из двери к кузову, фонари в дверях, замки, кнопки стеклоподъемников, сливные отверстия и, наконец, уплотнитель стекла с двух сторон не что иное, как небольшие отверстия и щели. То есть открытая стенка корпуса.



Рис.4 Щель между уплотнителем стекла и стеклом.



Рис.5 Щель у дверного замка, кнопки запирания двери.
Правда отверстия эти могут размещаться не сосредоточено, а как придется. Если постараться, то почти все эти отверстия можно хорошо заглушить Останутся только щели, образованные уплотнителями и стеклом двери , одно из сливных отверстий (если их два, то придется заделать ближнее к динамику, второе все же надо использовать по назначению) и дверной замок. Щель между стеклом и уплотнителем выходящая наружу нас не интересует. А щель внутри салона очень важна, от нее не избавиться.. Допустим, дверь имеет площадь 1м кв. Площадь щелей и отверстий составляет примерно 10% от площади двери. Известно, что площадь перфорированных отверстий задней стенки акустических систем составляла 5-20%. То есть если рассматривать щель как ПАС, то дверь это и есть открытый корпус. Идем дальше.
Часто в радиолах часть элементов усилителей, фильтров и т.д. располагалось непосредственно в корпусе, где установлены громкоговорители. То есть в корпусе присутствовали L посторонние предметы¦. Посмотрим на дверь изнутри. Тяги, механизм стеклоподъемников, проводка v все нормально. Главное, что бы они ни загораживали заднюю часть диффузора. Известно, что если задняя часть диффузора перекрыта более чем на 30%, динамик будет "задыхаться". Но если дверь позволяет вырезать отверстие для динамика (а это происходит в 99% установок), то динамик будет работать нормально.



Рис.6 Щели и отверстия, которые надо обработать, что бы придать акустике нормальное акустическое оформление.
Как играет динамик в открытом корпусе двери?
Для начала рассмотрим условия, при котором происходит акустическое "короткое замыкание" (КЗ). Если расположить динамик на экране, имеющим щели или отверстия, то КЗ наступит в тот момент, когда больше ? длины волны уложиться между передней и задней частями диффузора. Это произойдет, если отверстие на экране будет на удалении менее ? длины волны от центра диффузора.

К= (с : f) : 4, где с- скорость звука (330м/c), f v частота.


Если динамик установлен не правильно (имеются щели), то он не будет иметь КЗ начиная с частоты выше 1000 Гц . Почему 1000гц? Допустим динамик неплотно закреплен на на обшивке двери, то есть имеется щель между диффузородержателем и обшивкой двери. Когда задняя часть диффузора давит на внутренний объем двери, воздух через эту щель выходит в салон. Таким образом передняя и задняя части диффузора имеют возможность "общаться" между собой. Расстояние от щели до центра диффузора равно 8.25см для 16,5см динамика. То есть 330:1000=0.33м, 0.33:4=0.0825м=8.25см.
А что же ниже 1000Гц? А ниже мы будем иметь спад АЧХ примерно 6дб/октаву. То есть играть он будет, но отдача в мидбасовой части будет плохой.
Удаляем эту щель. Теперь должен появиться мидбас. Но его нет. В АЧХ опять провалы Что происходит? А вот, что. Воздух нашел себе другой выход, допустим ручка механического стеклоподъемника. Измеряем расстояние от центра диффузора до оси ручки стеклоподъемника. Допустим 20см. Смотрим по таблице v 400Гц. Поэтому и мидбасов не хватает. Заделываем отверстие (ставим электрические стеклоподъемники), воздух находит другие щели. Допустим, что все возможные утечки воздуха мы устранили. Но щель между стеклом и уплотнителем двери, сливное отверстие, дверной замок мы не устраним. Если учесть, что мидбасовая акустика располагается в основном в нижнем углу двери, то среднее расстояние от центра диффузора до щели будет примерно 0.5м. Примерно на таком же расстоянии находиться и сливное отверстие (середина двери) и дальше всего щели дверного замка. Определяем по таблице частоту КЗ v 150Гц. Значит ниже 150гЦ АЧХ будет "валить".

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА









Из графика видно, что
1. АЧХ мидбасового динамика
2. АЧХ с дыркой 3 см
3. АЧХ с приоткрытой панелью
4. АЧХ с полностью открытой заглушкой
Из графика видно, что небольшое отверстие диаметром 3см приводит к провалу АЧХ, начиная с частоты 200 Гц и уже к 100 Гц падает на 3дБ, то есть в 2 раза по звуковому давлению. А в районе 50 Гц спад составляет 6 дБ, то есть в 4 раза по звуковому давлению. Приоткрытая заглушка дает спад АЧХ в районе 200 Гц уже на 2 дБ и в районе 150 Гц спад достигает 4 дБ. На частоте 50 Гц разность остается 6 дБ. И наконец совсем открытая панель имеет провал уже на 500 Гц, а на частоте 200 Гц провал достигает 3 дБ. В районе 50 Гц АЧХ также падает на 6-7 дБ.
Анализируя приведенные выше графики можно сделать вывод, что небольшая ошибка установки мидбаса вызывает катастрофическое уменьшение отдачи на частотах ниже 150 Гц. Интересно, что форма и площадь щели на частотах ниже 100Гц незначительно влияют на величину спада , а к 50 Гц влияние вовсе пропадает.


График 1. Обычная АЧХ мидбасового динамика. Динамик на подиуме и дверь имеет акустическую обработку.
Иногда удается состыковать мидбас и сабвуфер и получить приличную АЧХ. Но в большинстве случаев состыковка не удается. Провал на участке состыковки создает ощущение, что баса не хватает. Увеличение уроня сабвуфера в этом случае увеличивает дискомфорт. Что делать? Инсталляция здесь уже не поможет, поэтому придется рихтовать АЧХ с помощью эквалайзера. Можно использовать как параметрический так и графический. Надо Lдотянуть¦ нижнюю часть АЧХ мидбасовой акустики до частоты состыковки с сабвуфером.
Таким образом можно сделать 3 вывода.
1. Акустику надо крепить на подиумах. Это наилучший способ установки акустики в дверях.






При этом следует обратить особое внимание на обработку технологических отверстий, щелей и других возможных источников утечки воздуха.

3. Следует применять эквалайзеры для корректировки нижней части АЧХ фронтальной акустики.

P.S. Варианты неправильной акустической обработки дверей. Дешево и плохо.





Рис.1 Акустическая обработка двери, она же шумоизоляция, выполненная "профессионалами".



Легким движением руки, шумоизоляция превращается.....



То же самое, но с другой стороны. Нижний угол двери ( место установки мидбаса