Cualquier altavoz, de hecho, es un sistema oscilatorio. En base a esto, se realizan casi todos los cálculos de los parámetros de dichos emisores de sonido. Una de las características más importantes de los altavoces modernos es el factor de calidad. Este parámetro indica, en primer lugar, la calidad de los dispositivos de esta variedad.
Qué característica
Entonces, el factor de calidad del altavoz: ¿qué es este indicador? Centrándose en esta característica, en primer lugar se puede determinar cómo se amortiguan los movimientos oscilatorios de los emisores de sonido. Se cree que este indicador no debe ser demasiado grande para las cabezas.
Si el factor de calidad del altavoz es alto e igual, por ejemplo, a 2 o 3, entonces las vibraciones continuarán incluso después de que desaparezca la fuerza que las causó. Esto, por supuesto, conducirá a una disminución en la calidad del sonido. Efectos de ruido molestos comenzarán a aparecer en el altavoz.
Cuando el factor de calidad es bajo (menos de 1), las oscilaciones en el dispositivo decaen muy rápidamente. Es decir, la membrana en dinámica despuésfuerte impacto casi inmediatamente llega a un estado estable. Como resultado, el dispositivo produce un sonido más limpio y agradable. En consecuencia, los expertos rara vez piensan en cómo aumentar el factor de calidad del altavoz. Básicamente, al diseñar sistemas acústicos, los maestros intentan reducir esta cifra.
Definición exacta
El factor de calidad del altavoz: lo que es, lo descubrimos en términos generales. Más precisamente, esta característica es un parámetro que indica cuántas veces las reservas de energía en el sistema oscilatorio considerado exceden sus pérdidas cuando la fase cambia en 1 radian. Así es como se puede definir el factor de calidad en términos físicos.
Donde las reservas de energía se concentran en dinámica
Cuando se aplica una fuerte señal sinusoidal al cabezal, las reservas de energía se concentrarán principalmente en los resortes estirados, con oscilaciones amortiguadas que tienden a devolver el DIV a la posición central. DIV en los altavoces modernos puede tener diferentes pesos. En consecuencia, los resortes en el diseño del emisor de sonido se utilizan con rigidez desigual. Es decir, cuanto más pesado es el altavoz, más reservas de energía tiene.
Pérdida de potencia del altavoz
Los dispositivos de este tipo están diseñados principalmente para emitir sonido que es percibido por el oído humano. La transmisión de tales vibraciones al medio ambiente es la pérdida de energía del altavoz. Sin embargo, la eficiencia de los altavoces modernos suele ser muy baja. Por lo tanto, la transmisión de sonido representa solo una pequeña parte del consumo del dispositivo.energía. Por lo general, menos del 1% de todas las pérdidas ocurren de esta manera.
El costo de las vibraciones sonoras en dinámica es el indicador más importante. Después de todo, es para la transmisión de sonido que tales dispositivos están diseñados y fabricados. Pero aún así, muchas más pérdidas en dichos equipos son puramente mecánicas. Se gasta mucha energía en tales dispositivos en la fricción:
- en suspensiones;
- en el espacio magnético;
- sobre el aire, etc.
El mayor consumo de energía de los parlantes está en su motor. Los dispositivos modernos de este tipo funcionan según el principio de pequeños generadores que crean bastante resistencia.
Relación entre existencias y pérdidas
Por lo tanto, un altavoz con resortes lo suficientemente fuertes y un gran desplazamiento acumulará mucha energía. En consecuencia, su cantidad en el dispositivo superará significativamente las pérdidas. Tal altavoz puede considerarse de alta calidad. Las oscilaciones en él decaerán lentamente. En un dispositivo liviano con resortes no particularmente poderosos, se acumula menos energía. En consecuencia, el indicador de la relación entre la energía disponible y consumida en él será pequeño. Dicho altavoz se considera de baja calidad y, en consecuencia, de mejor calidad.
Rendimiento eléctrico y mecánico
El factor de calidad de los altavoces se puede calcular de varias formas. En algunos casos, al determinar este parámetro, solo se tienen en cuenta las pérdidas de sonido, así como las pérdidas por fricción. Utilizandode tal método de cálculo, se obtiene una figura mecánica de mérito.
A veces, en los cálculos solo se tienen en cuenta los caudales de la resistencia del motor del altavoz. Este factor de calidad se llama eléctrico. Este indicador en la dinámica suele tener valores pequeños. En cualquier caso, el factor de calidad mecánica en los emisores de sonido siempre supera al eléctrico. Por lo general, dicho indicador en la dinámica tiene un valor mayor que uno.
Notación
Al diseñar sistemas acústicos y realizar varios tipos de cálculos, se utilizan las siguientes designaciones:
- Qts - factor de calidad total.
- Qms - factor de calidad mecánica del altavoz.
- Qes - eléctrico.
En cualquier caso, el factor de calidad de los altavoces en las fórmulas siempre se denota como Q.
De qué puede depender el indicador
Los altavoces modernos se consideran de la mejor calidad si tienen un factor de calidad general (pérdida eléctrica y mecánica) de aproximadamente 0,7 o menos. Sin embargo, este valor debe caracterizar al altavoz, teniendo en cuenta, entre otras cosas, su diseño acústico. Hay que tener en cuenta que esto último siempre eleva el factor de calidad neta del dispositivo.
Por ejemplo, muy a menudo el diseño acústico de un altavoz es una caja cerrada. En este caso, la elasticidad del aire en el espacio cerrado se suma a la elasticidad del resorte. Es decir, habrá más reservas de energía en dinámicas así diseñadas. El factor de calidad aumentará ycuando se utiliza un inversor de fase, bocina, etc.
Por lo tanto, el diseño acústico siempre debe tenerse en cuenta al elegir un altavoz. En cualquier caso, el factor de calidad pura del dispositivo adquirido debe ser igual o inferior a 0,7. Esto le permitirá crear un sistema de altavoces con un sonido de alta calidad.
Se cree, por ejemplo, que el factor de calidad de un altavoz para una caja cerrada debe ser de aproximadamente 0,5 a 0,6. Esto requiere números aún más bajos, ya que puede hacer que los altavoces funcionen con mucha fuerza.
Qué afecta el factor de calidad del altavoz
Influye Q en los sistemas acústicos principalmente en la respuesta de frecuencia y en la respuesta de impulso de los altavoces. Es decir, este indicador determina en gran medida las características del sonido de los altavoces. Con un factor de calidad de 0,5, por ejemplo, se puede lograr la mejor respuesta de impulso. Con un indicador de 0,707 se obtiene una respuesta de frecuencia uniforme. También en:
- Q factor 0, 5-0, 6 altavoces producen graves para audiófilos;
- indicadores 0, 85-0, 9 el bajo se vuelve elástico y en relieve;
- de un factor de calidad de 1, 0, aparece en el corte una “joroba” con una amplitud de 1,5 dB, percibida por el oído humano como un sonido de mordedura.
A medida que la Q aumenta aún más, la "joroba" en el sonido crece y los zumbidos característicos comienzan a emanar de los altavoces.
Teoría y práctica
¿A qué afecta el factor de calidad del altavoz?comprensiblemente Como descubrimos, al usar el diseño acústico, este indicador debería ser bastante bajo. Así es como funciona en teoría. Sin embargo, en la práctica, lamentablemente, los altavoces de baja calidad son bastante raros. Incluso, por ejemplo, cuando se usa un inversor de fase, que, como descubrimos, requiere un indicador de 0.5-0.6, a menudo se usan cabezales con un indicador por encima de uno.
Cualquier dispositivo emisor de sonido tiene su propia frecuencia de resonancia. Y es a través de él que las membranas, después de señales agudas, llegan a un estado de equilibrio. En muchos casos, con un factor de calidad alto, el altavoz ni siquiera prolongará o terminará de tocar ninguna nota. Cuando la influencia externa se detenga, simplemente comenzará a zumbar desagradablemente. Así es como se comportan los parlantes de computadora baratos a cierta frecuencia, por ejemplo.
El bajo factor de calidad de los altavoces suele ser muy bueno para el sistema de altavoces. Sin embargo, en nuestro tiempo, desafortunadamente, incluso los dispositivos de transmisión de sonido relativamente caros pueden ser de muy alta calidad. Por ejemplo, en los equipos que se venden en una tienda a un precio de entre 5 y 6 mil rublos, los emisores de sonido a menudo no son adecuados para este indicador. Suelen tenerlo demasiado alto.
Con todo esto, los altavoces caros con un alto factor de calidad a menudo producen un sonido de bastante alta calidad. El punto aquí radica principalmente en el hecho de que tales dispositivos también suelen tener una frecuencia de resonancia bastante baja. Bajo esta condición, el ruido no se percibe particularmente bien.oído humano entrenado acústicamente, no como una "interferencia" molesta, sino simplemente como un sonido muy potente. Tal "suciedad" se vuelve especialmente imperceptible cuando se escucha música simple, por ejemplo, música pop moderna. Es decir, el zumbido en este caso pasa por la frecuencia "correcta".
De qué más depende
El diseño tiene una gran influencia en el factor de calidad del altavoz. Además, este indicador para dicho equipo depende de:
- La potencia de su motor. Cuanto mayor sea esta característica, menor será el factor de calidad de la cabeza.
- Masas de movimiento. Con un aumento en este indicador, los esfuerzos del motor en el dispositivo de transmisión de sonido se vuelven menos perceptibles. Como resultado, las pérdidas por fricción aumentan. Como resultado de todo esto, el factor de calidad del dispositivo aumenta.
- Diámetro del cable. En el caso de que los cables del altavoz den una gran resistencia, el factor de calidad eléctrica del dispositivo aumentará. De hecho, en este caso, la carga del altavoz, que es una especie de generador, cae.
Cómo medir el factor de calidad: fórmulas
En el hogar, esta configuración de altavoz a menudo se calcula utilizando un milivoltímetro de CA simple. Asimismo, para este procedimiento se prepara una placa y una resistencia de 1000 Ohm para estabilizar la corriente a través del parlante. Además, cuando utilice esta técnica, necesitará un generador de software de una computadora y un amplificador de potencia (para suministrar una señal al altavoz). El procedimiento para medir el factor de calidad utilizando dicho equipo se realiza de la siguiente manera:
- el altavoz está suspendido en estado libre, por ejemplo, de alguna cuerda;
- reuniendo el esquema.
Antes de ensamblar el circuito, se construye un gráfico, donde el voltaje en milivoltios (100, 200, 300) se traza a lo largo del eje y. Al mismo tiempo, la frecuencia se indica en x (10, 20, 30 … 140, etc.). A continuación, montan un circuito en el que la señal del amplificador se alimenta a la resistencia y luego va al altavoz.
Siguiente paso:
- incluya un milivoltímetro en el circuito en los puntos a y c y ajuste el voltaje a 10-20 V a una frecuencia de 500-1000 hercios;
- conectar un voltímetro a los puntos in y c, ajustando el generador, encontrar la frecuencia donde los valores de voltios son máximos (Fs);
- cambie la frecuencia hacia arriba en relación con Fs y encuentre puntos donde las lecturas del voltímetro sean mucho menores que Fs y constantes (Um).
Midiendo el voltaje a una determinada frecuencia del parlante, construye el gráfico correspondiente. El siguiente paso es encontrar el valor promedio entre el voltaje mínimo y el máximo. En este caso, se utiliza la fórmula U1/2=√UmaxUmin. El valor resultante en forma de línea horizontal se transfiere al gráfico y se encuentran los puntos de intersección con las líneas de la relación F1 y F2 (con los indicadores de frecuencia correspondientes).
A continuación, encuentre el factor de calidad acústica mediante la fórmula Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, donde Fs es el valor de frecuencia en las lecturas máximas de milivoltímetros. Luego puede encontrar el factor de calidad eléctrica:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Después de eso, se calcula el factor de calidad total del altavoz:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
El siguiente paso es construir un gráfico para el segundo hablante y hacer los mismos cálculos.
Qué otros parámetros se pueden medir
Qué es: el factor de calidad de los altavoces, lo descubrimos. Este indicador suele determinarse a la hora de elegir el diseño más adecuado, diseñando sistemas acústicos. Sin embargo, para que los altavoces transmitan posteriormente un sonido de la más alta calidad, los cálculos en este caso deben realizarse de acuerdo con algunos otros indicadores.
A la hora de elegir un diseño acústico, siempre se tienen en cuenta los llamados parámetros de Thiel-Small. Una de estas características es precisamente el factor de calidad, denotado, como averiguamos, Qts. Además, al elegir el diseño acústico, tales indicadores del vehículo como:
- frecuencia de resonancia Fs;
- Vas elasticidad de la suspensión del altavoz.
Además de las tres características principales, al calcular el diseño de sistemas acústicos, los especialistas pueden utilizar parámetros como:
- área y diámetro del difusor;
- inductancia;
- sensibilidad;
- impedancia;
- potencia máxima;
- masa del sistema móvil;
- potencia del motor;
- resistencia mecánica;
- dureza relativa, etc.
Se cree que la mayoría de losestas características se pueden medir fácilmente en casa con instrumentos de medición no especialmente sofisticados.
Frecuencia de resonancia
El altavoz, como descubrimos, es un sistema oscilatorio. Al estar abandonado a sí mismo, su difusor oscila con una cierta frecuencia cuando se expone a él. Es decir, se comporta de la misma manera que una cuerda después de un punteo o, por ejemplo, una campana después de un golpe.
Se cree que la frecuencia de resonancia puede ser:
- para cabezales de subwoofer no instalados en el gabinete - 20-50 Hz;
- Altavoces Mitbass - 50-120 Hz;
- tweeters - 1000-2000 Hz;
- difusor de rango medio - 100-200 Hz;
- domo - 400-800 Hz.
Puede medir la frecuencia de resonancia de un altavoz, por ejemplo, haciendo pasar una señal de un generador de sonido a través de él (conectando una resistencia en serie con él) o mediante cualquier otro método similar. Este indicador está determinado por la impedancia máxima del dispositivo.
Puntuación Vas
Este parámetro para altavoces se puede medir mediante dos métodos:
- masa adicional;
- volumen adicional.
En el primer caso, las medidas se realizan con algún tipo de peso (10 gramos por pulgada de diámetro del difusor). Pueden ser, por ejemplo, pesos de balanzas de farmacia o monedas antiguas, cuya denominación corresponde a su peso. El difusor se carga con dichos objetos y se mide su frecuencia. Más lejoshacer los cálculos necesarios usando las fórmulas.
Cuando se utiliza el método de volumen adicional, el emisor de sonido se fija herméticamente en una caja de medición especial con un imán en el exterior. A continuación, se mide la frecuencia de resonancia y se calculan los factores de calidad eléctrica y mecánica del altavoz, así como el total. Luego, teniendo en cuenta los datos obtenidos, la fórmula determina Vas.
Se cree que el Vas más pequeño, ceteris paribus, el diseño más compacto se puede utilizar para el altavoz. Por lo general, los valores pequeños de este parámetro a la misma frecuencia de resonancia son el resultado de una combinación de un sistema de movimiento pesado y una suspensión rígida.
Métodos para medir parámetros adicionales
Como ya se mencionó, además de las tres características principales del vehículo, se pueden utilizar otros indicadores en el diseño de sistemas acústicos. Por ejemplo, la resistencia del devanado de cabeza a la corriente continua Re se mide a una frecuencia cercana a 0 Hz o simplemente usando un ohmímetro.
El área del difusor Sd o, como también se le llama, la superficie radiante efectiva, coincide con la constructiva en bajas frecuencias. Este parámetro se encuentra usando la fórmula simple Sd=nR2. En este caso, se toma como radio la mitad de la distancia desde el centro de la suspensión de goma a lo largo del ancho desde un lado hasta el centro del opuesto. Esto se debe principalmente al hecho de que la mitad del ancho de la suspensión también es una superficie radiante.
Lo que necesitas saber
La medición correcta de los parámetros del vehículo, incluido el factor de calidad, al diseñar sistemas acústicos es muy importante. Para evitargrandes errores, el altavoz debe ser "estirado" antes de tomar medidas. El hecho es que para dispositivos de este tipo que son nuevos o no se han utilizado durante algún tiempo, los parámetros del vehículo pueden diferir significativamente de los indicadores utilizados antes del inicio de los cálculos del equipo.
Puede "amasar" los altavoces antes de las mediciones, por ejemplo, con señales sinusoidales, solo música, ruido blanco y rosa, discos de prueba. Al mismo tiempo, el procedimiento para tal preparación del dispositivo debe, según los expertos, por lo menos durante un día.
Tipos de diseño acústico
Los tipos de cajas de altavoces más populares en este momento son las cajas cerradas y los reflejos de graves. El primer tipo de diseño se considera el más simple. Estructuralmente, una caja cerrada es una caja de 6 paredes. Las ventajas de tal diseño son, en primer lugar, compacidad, facilidad de montaje, buenas características impulsivas, bajos rápidos y claros. Se considera que la desventaja de las cajas cerradas es un bajo nivel de eficiencia. Este diseño no es adecuado para crear una alta presión de sonido. Los palcos cerrados se suelen utilizar para escuchar jazz, rock, música de club.
Los inversores de fase son un tipo de diseño bastante complejo. Por lo general, están hechos de plástico. Al mismo tiempo, los inversores de fase tienen una alta eficiencia y también permiten que el altavoz se enfríe rápidamente. Además, este diseño se puede reconfigurar fácilmente si es necesario.
A veces un abiertodiseño acústico. En este caso, la pared trasera de la superficie emisora de sonido del difusor no está separada de la delantera. La mayoría de las veces, una caja abierta es una caja que no tiene una pared trasera (o tiene muchos agujeros).
El diseño de bocina para cabezas se usa con mayor frecuencia en combinación con otros tipos. Sin embargo, en algunos casos, dichos diseños pueden ser 100% originales. Dichos sistemas se utilizan, por ejemplo, para altavoces de bajo Q. El diseño acústico de este tipo tiene muchas ventajas. Su principal ventaja es el alto volumen. Al mismo tiempo, las desventajas de este diseño incluyen la imposibilidad de obtener una respuesta de frecuencia uniforme, bajo volumen de sonido, etc.
Calidad y diseño de los altavoces
Se cree que los cabezales con Fs / Qts>50 deben usarse en cajas cerradas, Fs / Qts>85 - con inversores de fase, Fs / Qts>105 - con resonadores pasabanda, Fs / Qts>30 - con pantallas y cajas abiertas.
Puede elegir el diseño acústico de los altavoces, como ya se mencionó, y simplemente por su factor de calidad. Por ejemplo, los cabezales con Qts> 1, 2 se usan con mayor frecuencia para cajas abiertas. El factor de calidad óptimo para ellos es 2, 4. Los altavoces con Qts<0, 8-1, 0 están diseñados para cajas cerradas. En este caso, el indicador óptimo, como descubrimos anteriormente, es 0.5-0.6.
El factor de calidad de los altavoces para un inversor de fase debe ser: Qts<0, 6. El óptimo en este caso será 0,4. Los dispositivos con Qts<0.4 son adecuados paraboquillas.
Cómo cambiar el factor de calidad, reducir o aumentar
A veces, para que el equipo de transmisión de sonido funcione mejor, es necesario aumentar o disminuir este parámetro. Muy a menudo, los maestros, por ejemplo, están interesados en cómo reducir el factor de calidad de un altavoz. Esta tarea en realidad puede ser muy difícil. Para reducir el factor de calidad del altavoz, suele ser necesario alterar radicalmente su motor. Y esto, por supuesto, es un procedimiento bastante complicado y en la mayoría de los casos no muy justificado.
Algunos expertos señalan el hecho de que puede reducir el factor de calidad de los altavoces pegando un imán. Sin embargo, en este caso, su indicador cambiará en no más del 5-10%. Además, este método solo es adecuado cuando el propio imán del altavoz es muy débil.
Además, la respuesta a la pregunta de cómo reducir el factor de calidad del altavoz, puede haber otras tecnologías. Por ejemplo, esto se puede hacer con:
- utilizando resonadores;
- impregnación del difusor;
- corte de sectores, por ejemplo, según el método Ephrussi.
La respuesta a la pregunta de cómo aumentar el factor de calidad del altavoz es bastante simple. Para hacer esto, como ya hemos descubierto anteriormente, generalmente solo necesita aumentar la masa del movimiento del dispositivo.
