Онлайн калькулятор помогает рассчитать основные параметры сабвуферного корпуса и динамика, включая резонансную частоту \( F_s \), добротность \( Q_{ts} \), эффективный объём \( V_{as} \), максимальный ход диафрагмы \( X_{max} \) и другие важные характеристики. Для разработки дизайна акустических систем, воспользуйтесь другим 3D конструктором.
Основные параметры динамика (T/S-параметры)
- Fs — резонансная частота динамика, при которой импеданс максимален (Гц).
- Qts — добротность системы динамика (без учета корпуса).
- Vas — объем воздуха, эквивалентный подвижной системе динамика (литры).
- Sd — площадь звуковой катушки (см²), влияет на мощность и чувствительность.
- Xmax — максимальный линейный ход диафрагмы (мм), определяет максимальный уровень звука без искажений.
Типы корпусов сабвуферов
Для оптимальной работы сабвуфера важно правильно подобрать тип корпуса и его параметры. Наиболее распространённые типы:
- Закрытый корпус — простой в расчёте и реализации, обеспечивает чёткий бас с быстрой реакцией.
- Фазоинвертор (Bass Reflex) — позволяет увеличить громкость и эффективность на низких частотах, используя настроенный порт.
- Полосовой фильтр (Band-pass) — сложная конструкция с высоким КПД, часто используется в профессиональных системах.
Расчёт закрытого корпуса
В закрытом корпусе объём корпуса \( V_b \) влияет на частоту резонанса системы динамик + корпус \( F_c \) и добротность \( Q_c \).
Частота резонанса в корпусе рассчитывается по формуле:
\[
F_c = F_s \sqrt{1 + \frac{V_{as}}{V_b}}
\]
Добротность системы:
\[
Q_c = Q_{ts} \times \frac{F_c}{F_s}
\]
Для получения желаемого отклика корпуса и частоты резонанса выбирается объём \( V_b \). Обычно \( V_b \) берут в диапазоне от 0.5 до 2 объёмов \( V_{as} \).
Расчёт фазоинвертора
В фазоинверторе добавляется резонатор (порт), который повышает КПД на низких частотах и смещает частоту резонанса системы.
Основные параметры порта:
- Объём корпуса \( V_b \)
- Длина порта \( L \)
- Площадь порта \( S_p \)
- Настраиваемая частота резонанса \( F_b \)
Формула для длины порта (при известной площади и частоте настройки):
\[
L = \frac{c^2}{(2 \pi F_b)^2} \times \frac{1}{S_p} — 0.85 \times d
\]
где
\( c \) — скорость звука в воздухе (~343 м/с),
\( d \) — диаметр порта (м),
\( S_p \) — площадь порта (м²).
Для точного расчёта порта рекомендуется использовать онлайн-калькулятор, учитывающий эквивалентную длину порта и его акустические свойства.
Пассивный радиатор
Это дополнительная мембрана без катушки и магнита, которая устанавливается в корпус вместо фазоинвертора. Она реагирует на внутреннее давление корпуса, увеличивая КПД и улучшая звучание на низких частотах без характерного шума фазоинвертора.
Основные параметры:
- \( V_b \) — объём корпуса (литры)
- \( F_s \) — резонансная частота динамика (Гц)
- \( Q_{ts} \) — добротность динамика (безразмерная)
- \( V_{as} \) — эквивалентный объём воздуха (литры)
- \( F_{pr} \) — резонансная частота пассивного радиатора (Гц)
- \( M_{ms} \) — эффективная масса пассивного радиатора (кг)
- \( S_{dpr} \) — эффективная площадь пассивного радиатора (м²)
Резонансная частота системы с пассивным радиатором \( F_{b} \) определяется как:
$$
F_b = F_{pr} \sqrt{1 + \frac{V_{as}}{V_b}}
$$
Для расчёта необходимого объёма корпуса \( V_b \) под динамик с известными параметрами и частотой настройки \( F_b \):
$$
V_b = V_{as} \left( \frac{F_s}{F_b} \right)^2
$$
Для определения частоты настройки пассивного радиатора \( F_{pr} \) учитываются параметры мембраны и объём корпуса.
Масса пассивного радиатора и площадь мембраны связаны с настройкой корпуса, но обычно берутся из спецификаций производителя радиатора.
Бандпасс
Бандпасс — это тип корпуса, где динамик располагается в одном или двух отсеках, а звук выходит через фазоинверторный порт или пассивный радиатор. Позволяет сфокусировать энергию на узкой полосе частот, повышая КПД.
Типы бандпассов:
- 1-й порядок: Динамик в герметичном корпусе, звук выходит через порт (фазоинвертор).
- 2-й порядок: Динамик в герметичном отсеке, звук проходит через второй отсек с портом или пассивным радиатором.
Основные параметры:
- \( V_c \) — объём закрытого отсека (литры)
- \( V_p \) — объём портового (пассивного) отсека (литры)
- \( F_c \) — частота резонанса закрытого отсека (Гц)
- \( F_b \) — частота резонанса порта или пассивного радиатора (Гц)
- \( S_p \) — площадь сечения порта (м²)
- \( L_p \) — длина порта (м)
Формулы для 1-го порядка бандпасса:
Настройка закрытого отсека:
$$
F_c = F_s \sqrt{1 + \frac{V_{as}}{V_c}}
$$
Настройка порта (фазоинвертора):
$$
F_b = \frac{c}{2 \pi} \sqrt{\frac{S_p}{V_p L_p}}
$$
где \( c \approx 343 \, \text{м/с} \) — скорость звука в воздухе.
Длина порта \( L_p \) рассчитывается из желаемой частоты настройки \( F_b \):
$$
L_p = \frac{c^2 S_p}{(2 \pi F_b)^2 V_p} — 0.732 \, d
$$
где \( d \) — диаметр порта (м), а \( 0.732 d \) — корректировка на концевые эффекты.
Формулы для 2-го порядка бандпасса:
Два отсека — закрытый \( V_c \) и портовый \( V_p \), с частотами настройки \( F_c \) и \( F_b \). Частоты и объёмы подбираются для нужной полосы пропускания.
Общая резонансная частота системы рассчитывается через сложные формулы и обычно подбирается экспериментально или с помощью специализированного ПО.
Пример расчёта
Пусть у вас динамик с параметрами:
- \( F_s = 30\, \text{Гц} \)
- \( Q_{ts} = 0.4 \)
- \( V_{as} = 60\, \text{л} \)
Вы выбрали закрытый корпус объёмом \( V_b = 30\, \text{л} \).
Тогда:
\[
F_c = 30 \times \sqrt{1 + \frac{60}{30}} =
\]
\[
= 30 \times \sqrt{3} \approx 51.96\, \text{Гц}
\]
\[
Q_c = 0.4 \times \frac{51.96}{30} \approx 0.69
\]
Это значит, что резонанс системы с корпусом сместится вверх до примерно 52 Гц, а добротность увеличится, что влияет на звук сабвуфера.
Рекомендации
- Закрытый корпус даёт более ровный и быстрый отклик, но требует большего объёма.
- Фазоинвертор повышает отдачу на низких частотах, но более чувствителен к точности настройки порта.
- Обязательно учитывайте реальные размеры корпуса и монтажные допуски.
- Используйте материалы с хорошей звукоизоляцией и демпфированием.
- Объём корпуса для сабвуфера с пассивным радиатором обычно больше, чем для фазоинвертора, чтобы учесть параметры радиатора.
- Пассивный радиатор уменьшает шум портового потока, улучшая качество баса.
- Для бандпасса важно точно подобрать объёмы и настройки отсеков, иначе частотная характеристика будет искажена.
- Учитывайте реальные размеры радиатора и порта для точных расчётов.
Пример параметров динамика
| Параметр | Обозн. | Значение | Единицы | Описание |
|---|---|---|---|---|
| Резонансная частота | Fs | 30 | Гц | Частота резонанса динамика |
| Добротность | Qts | 0.35 | Общая добротность | |
| Эквивалентный объём | Vas | 80 | л | Объём воздуха, эквивалентный подвижной системе |
| Площадь звуковой катушки | Sd | 530 | см² | Площадь диафрагмы |
| Максимальный ход диафрагмы | Xmax | 13 | мм | Максимальное линейное перемещение |
| Сопротивление катушки | Re | 3.5 | Ом | Электрическое сопротивление |
| Индуктивность катушки | Le | 1.5 | мГн | Индуктивность |
В общем корпуса сабвуферов бывают разные, и каждый из них по-своему влияет на звук, ощущение и применение. Закрытый корпус — самый простой и надёжный вариант, он даёт плотный, быстрый и точный бас с хорошей контролируемостью, но при этом не очень высокий КПД и ограниченный объём звучания на низких частотах. Если нужен мощный и глубокий бас с характерным “накачиванием”, фазоинвертор — отличный выбор, но надо быть готовым к тому, что в определённых режимах может появляться шум из порта, а бас становится чуть более “мягким” и размытым. Пассивный радиатор — как эволюция фазоинвертора, он позволяет получить такой же мощный бас, но без шумов и помех, что особенно важно для компактных корпусов и высококлассных систем. А бандпасс — это уже совсем другой уровень, где звук можно очень точно “подогнать” под нужный диапазон, получить выдающийся КПД и плотность звучания, но сложность конструкции и настройки делает такой корпус скорее делом энтузиастов и профессионалов. В итоге выбор корпуса — это всегда компромисс между размером, уровнем звука, качеством баса и сложностью изготовления, поэтому важно понимать, какой результат именно нужен и какие особенности каждого типа лучше подойдут под ваши задачи.
