Hi-Hi-PC.ru Hi-Fi-звук на компьютере

StereoHead.ru все о наушниках
1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 голос)

НЧ-динамик вы найдете в любой акустической системе высокого класса. Выглядеть он может совершенно по-разному: как крохотное блюдечко диаметром 110 мм и как солидная тарелка в 2—2,5 раза больше. Мы уже выяснили, что кардинально различаться могут и материалы их диффузоров — от пуленепробиваемых синтетических волокон до бумажной массы, в буквальном смысле сваренной с разными химикатами и наполнителями.

 

 

 

Внутри НЧ-громкоговорителя вы найдете великое разнообразие конструкций и материалов магнитов, звуковых катушек, приводящих диффузоры в движение. Но для того чтобы диффузор мог излучать звук так, как это нужно инженеру-разработчику, чтобы излучающая система могла двигаться линейно и возвращаться в положение покоя, нужна еще упругая подвеска. Технологии производства гибких подвесов, может быть, и не предполагают применения таких экзотических операций и материалов, как технологии диффузоров, но дают очень много сведений о том, какой бюджет был выделен на создание High End-звучания.

Подвес подвижной системы НЧ-громкоговорителя в общетеоретическом смысле является упругим элементом, обеспечивающим силу возврата системы «диффузор + звуковая катушка» к точке покоя, то есть возвращающую силу.

В реальной жизни он чаще всего состоит из двух упругих элементов, так как конический диффузор подвешен в двух плоскостях: вокруг большого внешнего радиуса и вокруг малого радиуса шейки. Первый элемент называется подвесом, второй — центрирующей шайбой. (Центрирующей, потому что к шейке диффузора приклеена звуковая катушка, и именно она центрируется в зазоре магнитной цепи громкоговорителя нашей шайбой.) Чтобы сохранить линейность упругих характеристик при высокой гибкости, подвесы делают гофрированными.

ПОДВЕС НОМЕР 1

Подвес НЧ-громкоговорителя выполняет двоякую функцию: он должен обеспечить безаварийное и максимально эффективное смещение подвижной системы в направлении строго по оси излучения и аккуратно заглушить приходящие от диффузора колебания, чтобы они не возвращались обратно, искажая наш идеальный излучающий поршень. Кроме того, подвес еще герметизирует подвижную систему, так как через него она приклеивается к диффузородержателю. Не следует забывать и о надежности выполнения этих функций: подвес должен быть механически стабильным в течение всех лет жизни динамика, иначе о линейности излучения можно забыть.

Во время работы подвес частенько находится под действием весьма серьезной разности давлений: ведь когда диффузор смещается, его с тыла тянет разрежение воздуха, а с фронта подпирает сгущение; в закрытом корпусе это выражено более всего. Во времена ламповых усилителей, когда использовались высокочувствительные (но не слишком басистые) динамики, подвесы отличались разнообразием формы: их делали с краевым гофром, синусоидальными (в виде буквы М или W), в виде дуг окружностей с плоскими участками и даже с дополнительными упругими рессорами, как у Goodmans Axiom 80. Нынче на практике осталась только одна форма — тороидальная (половинка буквы О, чаще выпуклая, чем вогнутая): она наиболее устойчива и к дифференциальному давлению, и к большому смещению.

Из чего изготавливают подвес? Из материала, который может растягиваться, не теряя механических свойств резко, а сохраняя характеристики в большом диапазоне расширения, который удачно гасит (демпфирует) механические колебания, преобразуя их в тепло. Набор таких материалов немал: синтетические резины (в частности, нитриловые и бутиловые) и резиновые смеси, неопрен, вспененные пластики, пленочные материалы высокой пластификации (ПВХ, фенол, полиэстер, поликарбонат). В дешевых динамиках подвес и диффузор отливаются как единое целое из бумажной массы, но эта технология не имеет отношения к High End.

Обратите внимание, что плотность нитриловой резины и «подвесного» ПВХ составляет примерно от 1 до 1,1 х 103 кг3/м3, что практически повторяет плотность диффузора из полипропилена или бекстрена. Бутиловая же резина хорошо совместима с плотными бумажными диффузорами, а с более легкими бумажными мембранами традиционно использовался подвес из вспененного пенополиуретана.

Проектируя подвижную систему, инженер аппаратуры High End держит в уме массу противоречивых требований. Подвес ведь тоже излучает звук, причем в противофазе к основной мембране, значит, площадь его нужно уменьшить, а это может сказаться на упругих свойствах. Многие пластики имеют антагонистов по склеиванию, поэтому в последние годы для повышения надежности соединения подвеса и диффузора обычные клеи на растворимой основе заменяют термопластичными или даже микроволново-разогреваемыми. Некоторые материалы подвесов, например нитриловая резина, начинают стремительно менять гибкость при нагреве, что явно нежелательно. А гибкость винилового подвеса при переходе от 15 к 30 °С может снизиться вдвое!

ПОДРОБНЕЕ О МАТЕРИАЛАХ

Пенополиуретановые подвесы недороги и обеспечивают значительные смещения мембраны. Производство их отлажено и позволяет легко добиться нужных заказчику толщины, жесткости и массы (если требуется легкий подвес). Специальные лаки способны предохранить пенополиуретановый подвес от воздействия высокой влажности и ультрафиолета. Со временем, правда, вспененные материалы рассыпаются, поэтому в АС высокого уровня они почти не применяются. Да и вид у них дешевый...

Тканевые подвесы, как правило, имеют синусоидальный профиль. Ткань, о которой идет речь, — это полиэфирный хлопок («поликоттон»), капрон, природный хлопок, а также различные арамиды. На рынке есть огромное множество различных по плетению, массе, размеру пустых ячеек тканей, которые еще и пропитываются специальными составами. Даже с учетом этого тканевый подвес — признак недорогой конструкции, так как обладает трудно контролируемыми собственными резонансами. Кроме того, высокая жесткость сдвигает нижнюю частоту рабочего диапазона громкоговорителя вверх. Тканевые подвесы чаще встречаются ныне в высокочувствительных динамиках для концертного озвучивания или в гитарных «комбиках».

А самый популярный подвес в High End — из резины, точнее, термоустойчивой резины. Такие изделия можно получать вулканизацией в горячей пресс-форме, а стало быть, проектировать, например, переменную толщину, что полезно инженеру-электроакустику. Масса резиновых подвесов сравнительно велика (следовательно, с высокой чувствительностью придется распрощаться), зато они не рассыплются в прах через пять-шесть лет работы и вообще устойчивы к воздействию окружающей среды.

Гибридные материалы, такие как термопластичные эластомеры, сочетают свойства полипропилена и резины. Самый известный гибридный материал — сантопрен концерна Exxon Mobile. Его можно и отливать в пресс-форму, и формовать в вакууме. Сантопрен и его родственник неопрен дешевле синтетической резины, но они хуже демпфируют резонансы, к тому же многие инженеры побаиваются мало предсказуемого дрейфа их свойств по мере эксплуатации.

ПОДВЕС НОМЕР 2

Краевой подвес удерживает систему «мембрана + звуковая катушка» в нужной плоскости не в одиночестве. Там, у шейки диффузора, куда приклеен каркас звуковой катушки, есть еще центрирующая шайба, которая в основном и отвечает за возвращающую силу. Можно подобрать ее свойства так, чтобы они компенсировали недостатки (и не портили достоинства) материала подвеса.

Правильно спроектированная центрирующая шайба аккуратно возвращает подвижную систему на место после сдвига, вызванного мощным сигналом, и придерживает ее на границе линейного смещения, предохраняя звуковую катушку от удара о задний фланец или вылета из зазора магнитной цепи.

Величина возвращающей силы, требуемой от центрирующей шайбы, зависит от общей идеологии проектируемой АС. Если НЧ-динамик работает в оформлении «бесконечный экран», то система подвеса единолично и полновластно отвечает за возврат излучающей мембраны в нулевое положение. На другом полюсе находится оформление типа «воздушный подвес», когда подвижная система практически висит на воздушной пневмопружине, а центрирующая шайба не обеспечивает возвращающую силу, а только следит за центрированием катушки в воздушном зазоре магнитной цепи (важностью чего нельзя пренебрегать: смещение катушки в зазоре приведет к дребезгу и катастрофическому росту искажений).

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЦЕНТРИРУЮЩИХ ШАЙБ

Технологически центрирующая шайба представляет собой характерной формы гофрированный каркас из полиамидной ткани (нейлона или полиэстера), прошедшей пропитку раствором эпоксидной смолы и обработку высокой температурой.

Распространенные некогда шайбы из природных нитей (хлопок, лен, шелк, саржа, миткаль, ситец, шифон, батист и прочее белошвейство) ушли в прошлое, поскольку быстро теряют свои свойства при старении (особенно если динамик находится в горизонтальном положении) и при попадании — даже кратковременном, на пару дней, — в условия повышенной влажности.

Самый популярный материал для высококачественных динамиков сегодня — арамидная ткань (разновидность нейлоновой). Ее производством занимаются гигантские химические концерны, не специализирующиеся на аудио: DuPont выпускает номекс, Teijin — конекс. Арамиды выносят повышенные температуры (где-то до 200 °С), следовательно, не расплавятся в месте приклейки к мощной звуковой катушке. Такая ткань считается в аудиоинженерных кругах «тихой», она меньше «пыхтит» при больших смещениях, чем хлопковая.

Кстати, на акустические и механические свойства центрирующей шайбы влияет еще и метод плетения ткани. Если сплести ее плотнее, чем нужно, образуется воздушная пружина между шайбой и передним фланцем магнитной системы. Получившийся дополнительный упругий подвес не будет отличаться линейностью, возможны также всякие эксплуатационные неприятности: если в зазоре используется магнитная жидкость, то напор воздуха выбросит ее туда, куда не надо.

Закупив ткань, производитель центрирующих шайб готовит для нее пропитку. Как правило, сначала покупается фенольно-альдегидный полимер (жидкий или в порошке), который затем растворяется в метиловом спирте либо ацетоне. Лист ткани окунают в ванну с раствором, потом растягивают его для расширения ячеек на специальной ширильной машине и сушат при повышенной температуре. Следующий технологический этап — горячее формование в пресс-форме.

На рынке можно найти ряд необычных конструкторских решений (двойная центрирующая шайба, полное ее отсутствие в некоторых СЧ-динамиках), но они в High End не применяются.

Инженеру и так приходится сталкиваться с множеством тонкостей при выборе центрирующей шайбы: они связаны и с параметрами диффузородержателя и звуковой катушки, и, например, с профилем шайбы (она может быть строго плоская или приподнята «коробочкой»).

Наша база знаний по High End-аудио строится на простом постулате: каждый элемент и важен сам по себе, и неотделим от целого. В следующем выпуске мы закончим с громкоговорителями и перейдем к другой составляющей акустической системы — корпусу.


По материалам издания АудиоМагазин
Текст: Сергей Таранов
 

Комментарии  

+1 #1 Артем 18.05.2017 21:21
Спасибо. Очень познавательно и внятно.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить