A mobil nézet még fejlesztés alatt!
>> váltás asztali nézetre <<

Az elektrodinamikus hangszóró és hangsugárzó villamos helyettesítő képe és modellezése

6. rész: Dupla kamrás bass-reflex (DCR) hangdoboz modellezése

Ez a konstrukció olyan bass-reflex doboz, mely két Helmholtz-rezonátort tartalmaz, ennek megfelelően két légtérrel (kamrával) és fellelhető típusai két ill. három hangolócsővel rendelkeznek. Ezeket kettős ill. hármas hangolású dupla kamrás bass-reflex hangsugárzónak szokta nevezni a szakirodalom. Természetesen nem csak két kamrával lehet operálni, multi chamber reflex/band-pass stb. elrendezések is akadnak, ld. pl. a BOSE cég különféle többkamrás band-pass szubjait.

A fellelt irodalom szerint az egykamrás reflexhez képest a DCR konstrukció egyik lényeges előnye, hogy hasonló átviteli tulajdonságok mellett a membránkitérés kisebb lesz a hasznos frekvenciatartományban. A hangolás változtatásával -a hangszórótól is függően- olyan előny is kihozható, amikor hasonló, vagy kicsivel nagyobb membránkitérés mellett alacsonyabb alsó határfrekvenciát hoz, a konstrukció ugyanis jobban hagyja magát mélyre vinni, mint az egykamrás reflex. Leginkább azonban a DCR hasonló kitérés és alsó határ mellett inkább ráemelni akar a mélytartományra, nem is keveset. (néha 3-4dB is össze akar jönni)

Hangszórót tekintve Én főleg olyan szélessávúak esetén találkoztam ilyen megoldásokkal, ahol a hangszóró tipikusan kis mozgótömeggel és nagy Bl erőátvitellel, ennek megfelelően nagyon kis Qts jósággal és magas érzékenységgel rendelkezik. Ilyenkor az egykamrás reflexdobozzal nem tudunk jó alsó határfrekvenciát elérni, ezért sokszor tölcsér vagy TL dobozt készítenek az ilyen hangszórókhoz. Ezzel szemben egy jó alternatívát kínál a DCR doboz. Saját próbamodellezéseim kapcsán úgy tapasztaltam, hogy főleg az „erős reflexes” Qts=0.3…0.4 jóságú hangszórókkal működnek jól, a „gyenge reflexes” Qts=0.4…0.5 hangszóróknál már kezdett pocsék lenni az átvitel, és főleg a csoportfutás, de azért még sokszor így is lehetett értelmes hangolást kapni. (pl. a kamrák tárfogatarányának változtatásával szépen engedik magukat a Qts értékéhez alakítani) A Qts>0.5 hangszórókhoz viszont már inkább ne használjuk ezeket a konstrukciókat, hacsak nem valami morajlós-mennydörgős végeredményre vágyunk. (erre olyannyira alkalmas, hogy már-már nem is értem, miért nem terjed a gyári hangdobozok körében :D)

Két hangolócsöves DCR hangdoboz

kép

Ez a változat leginkább Fostex szélessávú hangszórók gyári ajánlásaként lehet ismert, sajnos szakirodalmat nem leltem róla, így a konstrukció feldolgozása is elég kezdetleges lett.

A két Helmholtz-rezonátor ebben a felállásban egymás után kapcsolódik:

A 2 csővel hangolt DCR (dupla kamrás reflex) doboz pneumatikus elemei mechanikai elemekkel szemléltetve

A belső cső mozgótömege közös elmozduláson (ill. sebességen) van az őt közrefogó légrugók hozzá kapcsolódó végeivel, ezért a villamos kapcsolás a mi modellünk szerint párhuzamos (közös feszültségen) ezen a ponton. Jobban látható ez a következő ábrán:

kép

A két Helmholtz rezonátor villamos helyettesítése ennek megfelelően a következő LC kapcsolás:

kép

Ezzel már meg tudjuk rajzolni a teljes helyettesítő kapcsolást, lényegében csak a veszteséges tagokat kell jó helyre tenni, ami annyit jelent, hogy mint eddig is, minden energiatároló kap egy-egy párhuzamos ellenállást (Qa, Qp figyelembevétele), valamint az LR hálózatok egy-egy soros ellenállást (Ql) ill a közös Qicl ahogy a band-passnál is volt.

A villamos helyettesítő modell tehát így fest:

kép

Mindkét fajta DCR doboz Qucs szimulációja és összehasonlításként a bass-reflex egyeben: LETÖLTÉS

Majdnem ugyan az a kapcsolás, mint a 6-od rendű párhuzamos band-pass, csupán a két Helmholtz rezonátor között egy vezetékben különbözik attól. A kimenőjelet most a membrán és a második reflexcső invertált jeléből összegezzük, a vp1 belső cső mérőpontját akár el is hagyhatnánk.

A modellezés most is veszteségmentes, ezzel egy általam választott hangolásban a következő eredményt kapjuk:

kép

A grafikonon a vastag kék vonal a veszteségmentes DCR doboz, a vékonyabb zöld pedig összehasonlításként a korábban már modellezett veszteségmentes reflex. Ebben a felállásban azt látjuk, hogy hasonló membránkitérés mellett jelentősen megemelt mélytartományt kapunk. Ha a hangnyomás/membránkitérés viszonyát nézzük a doboznak, akkor lényegesen jobbak vagyunk mint az egykamrás reflex esetén. Egy probléma akad csak, mégpedig a lyuk 100-150Hz között. Itt nem csak lyukas lesz az átvitel, hanem rezonancia is keletkezik a rendszerben. Az ilyen lyukas frekvenciamenettel társult rezonáns tranzienst szokták még antirezonanciának nevezni: Amíg a gerjesztés fennáll, nincs, vagy gyenge a kimenőjel, de amint kikapcsolják a gerjesztőjelet, a rendszer kirezgi magát. Ennek szemléltetésére készítettem egy CSD grafikont:

kép

Jól látható a basszustartomány két rezonanciája, egy szépen csillapodó és frekvenciában is szépen elterülő 50Hz környékén, és egy agresszívebb keskenysávú rosszabb csillapítottságú (a piros vonallal jelölve) 130Hz körül. Ez utóbbi kellemetlen búgás formájában jelentkezik, ezért véleményem szerint a második kamrát célszerű addig csillapítani, amíg legalább fülre nem tűnik el a kellemetlen búgás. Azonban vigyázzunk, ha túlcsillapítjuk a dobozt, akkor a rezonátor jósága is leromlik, így elveszítjük a doboz előnyeit: elrontjuk a mélytartományt és nem lesz jó a membránkitérés sem! Érdekes eredményre jutunk, ha a második kamra légrugóját erősen csillapítjuk, míg a reflexcső jóságát nem bántjuk:

kép

Gyönyörű szép grafikonokat kapunk, amíg el nem készítettem első (és cikk írásakor mindezidáig egyetlen) kettős hangolású DCR dobozomat, úgy véltem, ezt kell megvalósítani a valóságban is. Csakhogy, nagyon hamar megmutatkozott, hogy ez a hangolás a gyakorlatban kivitelezhetetlen. A második kamra jósága itt kb Qa=2 értékű, ami irdatlan sok vatelint igényelne úgy, hogy a csövek torkolatánál áramló légtömegnek ne állja útját (mert akkor a csőjóságot is rontja). Sajnos a gyakorlat azt mutatja, hogy amikor tömjük a dobozt, akkor nem csak a légrugó jósága csökken, hanem a csőjóság is. Hiába rakjuk messzebb a csővégtől, az csak kevés változást eredményez (de azért eredményez). Ez egy nagyon fontos észrevétel, már csak azért is, mert újra kell gondolni a sima reflex és a band-pass dobozok esetét is, persze csak ha tömött dobozokban gondolkodunk, ami azért ott ritka. Jó tudni amúgy, hogy a Bassbox programot felkészítették erre, ott a szimulációs görbéken látszik, hogy nem csak Qa értékét változtatja meg a program, amikor tömöttre állítjuk a dobozt.

A cikk korábbi változatában sok funkciót beépítettem a saját Qucs szimulációba. Ennek oka, hogy akkor nem tudtam olyan szoftverről, amivel lehetne DCR-t modellezni, így hasznosnak tűnt a saját Qucs szimulációt felfejleszteni annyira, hogy a többi szükséges dolgot is kiszámolja. (levegőáramlási sebesség a csövekben, csőhossz számítás, mechanikai terhelhetőség grafikon stb.) Időközben megtaláltam (vagy inkább újramegtaláltam) az IJData LspCAD (demó) szoftver doboztervező modulját. Emlékeztem, hogy volt egy olyan programom, amiben a helyettesítő kapcsolás alapján kellett tervezni, de akkori tudásommal (tudatlanságommal) nem tudtam használni. Most az utóbbi néhány hónapban, ahogy időm engedte használtam ezt a programot, elkészítettem benne mindkét DCR típus modelljét, és a továbbiakban ezt a szoftvert tudom ajánlani ilyen konstrukciók tervezéséhez.

Az LspCAD-ben készített szimuláció kapcsolása a következő: LETÖLTÉS hangszóró adatai: itt (A hangszóró adatfájlt másoljuk egy mappába a szimulációval, akkor megtalálja!)

kép

A rajzon a Generator1 feszgenerátor adja a szimuláció bemenőfeszültségét. Értékét effektívben kell megadni. Ha 2.83V-ot írunk be, akkor a 8Ω-on 1W-nak megfeleltethető szinten látjuk az érzékenységet az SPL grafikonon. Ha kiszámoljuk az adott teljesítményhez tartozó Ueff-értéket, akkor természetesen adott bemenőteljesítményre modellezhetünk. Egyedül a kitérés grafikon nem tetszik, csúcstól-csúcsig ábrázolja a kitérés nagyságát, ami engem eléggé zavar, ezért a max teljesítményhez (35W) tartozó Ueff érték felét (7.213Veff) írtam be a generátorba. A következő elem, a Loudspeaker Unit 1. Ez a hangszóró modelljét mutatja T-S szinten. Látható benne a villamos oldalon Ze (ami Re és az induktív szakasz jellemzői), majd egy trafó szerűség BL áttétellel, kimenetén soros Zm mechanikai impedancia, mely Mms-Rms-Cms komplexumból áll, és két trafóval Sd áttételnek megfelelően a membrán két akusztikai oldala. Itt a mechanikai és az akusztikai oldal nem kifordított analógiában van, Zm ennek megfelelően soros LRC (mozgótömeg - mech.ell.áll. - felf.engedékenység) van beépülve, és a kívülről hozzákapcsolható akusztikai elemek is az "egyenes" modellben kezelendők. (Ez a modell leginkább a felemás modell IU átalakítókkal kapcsolásom szerint működik) A dobozkabinok ennek megfelelően kapacitások, a reflexcsövek induktivitások. A közös nyomáson elrendezés (egy kamrába szerelt elemek kapcsolódása) közös potenciál lesz, azaz párhuzamosan kapcsoljuk őket. A fenti kapcsolás már a DCR2 felállást mutatja: Box3 a hangszórót magába foglaló első kamra, Box6 a második. Port4 a két kamra közötti átmenő reflexcső, Port5 pedig a második kamrából kivezető. A két Radiation elem a sugárzó elemeket jelöli, egyik a membrán elülső fele, másik a Port5 kifelé sugárzó reflexcsőé. A sugárzókat és a reflexcsöveket hozzá kell kötni a megfelelő elemhez, amihez tartozik. Ezeket a kapcsolatokat mutatják a szürke összekötő vonalak: Radiation Z1 így a hangszóróhoz kötődik, a két reflexcső a megfelelő kabinokhoz, és Radiation Z7 a második reflexcsőhöz. Őszintén szólva nem értem minek ez a csavarás bele, mikor a kapcsolási rajzból enélkül is egyértelmű lenne, egyedül a csövek esetében számít annyiban, hogy mely kapacitív elemmel számoljon rezonanciafrekvenciát (hangolást), de ez is csak adatbevitelben számít, modellezésben lényegtelen, ha már megvan az értéke. (esetünkben csőhossz, helyettesítő kapcsolásban induktivitás érték) Aki használni akarja ezt a szoftvert, annak még annyit tanácsolok, hogy amikor kitölti a hangszóró T-S paramétereivel a drájvert, akkor azt mentse le a hangszóró nevével, különben elvesznek a beírt T-S adatok és a következő megnyitáskor a demó adatokkal kerül fel ez az elem. Arra is figyelni kell, hogy az adatok bevitelekor a program számol az ismeretlen adatokra és hajlamos egy általunk előzőekben beírt értéket felülírni! Mindig ellenőrizzük hogy minden adat helyes-e, ha nagyon makacskodik, akkor ki kell venni a pipát az Autocompute checkboxból.

Ezen kis kitérő után lássuk az LspCAD szimuláció görbéit (veszteségmentes eset: Ql,Qa=1000 megadással)

kép

Akinek van kedve letöltheti a szimulációt és kísérletezhet a Q és fill dobozjellemzők állítgatásával, de sajnos pont ezek a jellemzők annyira másképp alakulhatnak a valóságban, hogy előretervezni nagyon nehéz, a DCR doboz csak hosszas mérésekkel-meghallgatásokkal hangolható be normálisan.

Egy érdekességre azonban még szeretnék kitérni, szintén fontos tanulsága a dolognak: előfordul olyan eset, amikor a DCR dobozban a membránkitérés nagyobb lesz, mint a reflexben. Ebben elsőre van némi ellentmondás, ugyanis a sima reflexhez képest itt a membránkitérés nem egy, hanem két helyen is be van lyukasztva (hasonlóan a 6-od rendű BP dobozhoz), így okkal várnánk a kedvezőbb kitérésgrafikont. A helyzet azonban az, hogy a Helmholtz-rezonátor a membránkitérésre nem csak csillapító hatással van, hanem bizonyos frekvenciákon rá is emel. Az egykamrás reflexdoboz esetében tudjuk, hogy fb hangolási frekvencián minimális a kitérés, és ennek egy kb 1 oktáv szélességében visszafogott. Azonban a lyuk nem simán lyuk, sokkal inkább egy rippli, vagyis a lyuk szélein inkább feltüremkedik. Ezt leginkább úgy lehet tetten érni, ha összevetjük egy reflexdoboz membránkitérését a free-air kitéréssel:

kép

Az ábrán egy tetszőleges reflexes hangszórót látunk, kékkel free-air, pirossal veszteségmentes reflexben optimális B4 hangolással, zölddel ugyan az, de teljesen kitömött dobozzal. Rosszabb elektromos paraméterekkel rendelkező hangszórón a hatás erősebben jelentkezik: (tipikusan ilyet látunk 4-ed rendű band-pass dobozoknál is)

kép

Látjuk, hogy f→0Hz átmenetben a görbék egybeesnek, azaz a reflexdoboz nagyon alacsony frekin free-air kitéréssel üzemel. Azt is látjuk, hogy a hangolási lyuktól alacsonyabb frekin a reflex megdobja a membránkitérést, de még magasabb frekin is egy kicsit. A csillapított reflexnél nem csak a lyuk tompább, de a túllövések is kisebbek. Óriási tanulság ez, pl. a negyedrendű band-pass dobozok esetében is érdemes odafigyelni rá, van hogy csillapítás növeléssel lesz jó a mechanikai terhelhetőség.

A DCR doboz esetében ez különösen fontos, a két hangolási freki között két reflex kitérésnövelő hatás is érvényesülhet, így van, hogy ebben a szűk tartományban nagyobb lesz a kitérés, mint a sima reflex esetében. Ha megnézzük az első szimulációs ábránkat, ott is látható a jelenség:

kép

Itt a 70Hz-nél jelentkező kitérés a kritikus, ennek kell még beleférnie a hangszóró Xmax tartományába, a 130Hz környékén levő nem okoz problémát.

A kitérésnövekedés nem minden esetben jelent bajt. A fenti példában is látjuk, hogy a basszustartomány vagy 3-4dB-lel nagyobb a reflexhez képest (kb. 3dB-t kiemel a hangszóró érzékenységéhez képest), vagyis ezt valahol visszanyerjük hangnyomásban, méghozzá a több rezonátor miatt kamatostul. A hangnyomás/kitérés viszony így mindig jobb lesz mint egy egykamrás reflexnél, és a hangolástól függ, hogy pontosan mit nyerünk (hangnyomást, kisebb kitérést, vagy alacsonyabb alsó határt). A fenti eset pl. akkor jó, ha erős basszust akarunk (pl. bulizós célra), ugyanis szinte ugyanakkora kitéréssel jelentősen nagyobb hangnyomást kapunk egy elég széles frekvenciatartományban. (több mint egy oktáv szélességben lineárisan, vagyis nem egy púppal!) Ha csillapítással csökkentjük a kitérést, akkor legyalulható a kiemelés egy jó része és a reflexhez képesti kisebb kitérés is összejön. Megoldható az is, hogy mélyebbre hangolunk, esetleg nagyobb kamrákkal, addig megyünk, amíg nem lesz kb lineáris frekimenet (egy szintre nem jön a mélytartomány a hangszóró érzékenységével). Ilyenkor nagy lesz a kitérés, pocsék a csoportkésés és az impulzusválasz, de sokkal mélyebbre tudunk menni, mint a sima reflexdobozzal. Az is látható, hogy ez a megoldás mennyire jól jön extrém alacsony (kb Qts=0.2-0.3) hangszóróknál, ahol a mélytartomány vagy gyenge, vagy magasra kerülne az f3 pont.

Az esetleges gyakorlati kivitelezés szempontjából fontos észrevenni, hogy az impedanciamenetről nem tudjuk közvetlenül leolvasni a két fb-t, ugyanis nem ott lesznek a lyukak. Az elmászás oka, hogy a két Helmholtz-rezonátor szoros kölcsönhatásban van, elhúzzák egymást. Ha a valóságban megépített dobozt be szeretnénk hangolni, akkor a következőképpen járhatunk el: Először tömjük be a Port2 csövet, ekkor a belső cső a két kamra akusztikai hajlékonyságával együtt határoz meg egy rezonanciafrekvenciát. A két kamra akusztikai hajlékonyságát ilyenkor repluszolva kell venni és úgy helyettesíteni a Thomson képletbe. Egyszerűbben is megoldható, ha azt nézzük, hogy a hajlékonyság megváltozásának négyzetével változik fb, így a betömött külső cső esetén a hangolási freki:

kép

szerint alakul. Behelyettesítve a fenti példa adatait 104.1Hz-et kapunk, vagyis betömött külső csővel az impedanciameneten ezen a frekin lesz a lyuk. Ha ez méréskor megvan, akkor a belső cső hangolása rendben van. Kipróbálhatjuk úgy is, hogy a Qucs helyettesítő kapcsoláson az Mport2 kondival párhuzamos, annak veszteségét modellező ellenállás értékének megadunk valami nagyon kis értéket (pl. 1µΩ), majd futtatva a szimulációt, megfigyelhető az impedanciameneten a 104.1Hz-es minimumpont:

kép

Nagyjából ezt kell tudni mérni a valós doboz esetében is.

Ha ez megvan, akkor a külső cső hangolása már nem okozhat problémát, ugyanis már csak egy dolgot kell addig piszkálni, amíg a valós rendszer két impedanciaminimuma (de leginkább az első) meg nem egyezik a modellezettel. Egy másik hatásos megoldás, hogy a második kamrára vágunk egy lyukat: Én a saját DCR dobozomnak az aljába vágtam egy négyzet alakú nyílást, amin keresztül a 2. kamra csillapítása behelyezhető és elrendezhető. Később mérgelődtem, hogy amennyiben egy olyan kör alakú nyílást vágtam volna, amire pont ráilleszkedik egy hangszóró (pl. egy 165mm-es), akkor mérhető lenne a 2. kamra hangolása úgy, hogy a belső cső lenne ideiglenesen eltömítve, és ezen a nyíláson egy idegen hangszóróval fb2 közvetlenül megmérhető.

kép

(A képen a dobozok fejreállítva vannak, az alján kialakított nyílást lehetne fb2 mérésére használni. Összeszereléskor ezt Fidekával tömítve csavarozással zártam le a hangdoboz talpával.)

Ez az anyag olyan, mint a terostat. Hasonló még a papírboltokban beszerezhető gyurmaragasztó, bár ez utóbbinak fajlagosan nagyon magas az ára. Érdemes beszerezni, piszok jó tömítő- és csillapító anyag hangszórókosár alá. Igen, csillapító is, teljesen megszűntet minden vélt és valós rezonanciát a kosár peremén, és nagyon markánsan fogja a hangszórót, az ugyanis nem csak a 4-6-8 stb csavaron pontozottan van rögzítve, hanem körbe a korár pereme mentén beleragad ebbe az anyagba. Hangváltó alkatrészek alá is nagyon jó rezgéscsillapító, én gyakran szoktam egy deszkához vagy farosthoz kis fúrt lyukakon keresztül lekötözni a váltóalkatrészeket úgy, hogy alatta egy vékony, de határozott réteg Fidekát kenek. (igen, kenhető is!) Ez különösen jól jön, ha a váltó még fejlesztés alatt áll, és csak ideiglenesen kell rögzíteni az alkatrészeket. Ilyenkor kötözés nélkül is beletapasztható az alkatrész a lapba, csak arra vigyázzunk, hogy vízszintes helyzetben maradjon használat közben is, különben leeshetnek a nehezebb alkatrészek. További alkalmazási ötlet még, hogy T/S mérésekor hozzá lehet vele tapasztani a hangszórót mágnesénél fogva az asztalhoz. Ez a mérés szempontjából nagyon kedvező a mechanikai rezonanciák távoltartása szempontjából. Arra azért ügyelni kell, hogy maga az asztallap se rezonáljon, így ne az asztal közepére tapasszuk a hangszórót, inkább a szélén vagy sarkán, ahol a lába is közel van, így jobb a teljes alátámasztás. (ui.: A Somogyi is forgalmaz egy fekete színű (állítólag hasonló) tömítőanyagot, de az se állagában, se minőségében nem hasonlít egyik itt felsorolt anyagra sem! A fenti célokra nem alkalmas, kemény, és inkább rugalmas, mint rezisztív jellegű. Ráadásul még drága is!)

Három hangolócsöves DCR hangdoboz

kép

Ez a konstrukció -ahogy a képen is látszik jobbra- abban különbözik az előzőtől, hogy van egy harmadik reflexcsöve a Vb1 kamrában, ami kivezet a szabadba. Ennek modellezéséhez azt kell tudni, hogy a Vb1 kamra Ca akusztikai rugóengedékenysége közös nyomásra fűzi fel a hozzá kapcsolódó pneumatikus elemeket. (Erről részletesebben a Variációk hangszórókra részben olvashatsz) Helyettesítéskor ez annyit jelent, hogy közös áramra kell felfűzni őket (kifordított modellben), azaz egy hurokban kell hogy legyenek ezen elemek. A rajtuk külön-külön eső feszültségek a mozgásuk sebessége, ami természetesen ilyenkor különbözhet. Ennek megfelelően a Vb1 kamra két reflexcsövét sorba kell kapcsolni, és a belső csővel párhuzamosan kell a Vb2 kamra elemeit hozzákapcsolni:

A korábbi Qucs modell:

kép

és az LspCAD-el készült: LETÖLTÉS

kép

Mivel LspCAD-ben nem a fordított modellben vagyunk, így itt nem sorosan kell fűzögetni a dolgokat, hanem közös feszültségre kell hozni őket; párhuzamosan kapcsolódik be az 1.-es kamra kivezető reflexcsöve, valamint ehhez hozzá kellett társítani még egy sugárzó elemet. Igazából itt sokkal átláthatóbb a kamrák kapcsolata mint az én Qucs modellemben.

A 3 csöves DCR-ről a claudionegro.com oldalon találtam információt, ők azt mondják, hogy a két kamra térfogatát 1:2 arányúra vegyük és a hangszórót a nagyobb kamrában kell elhelyezni. A hangolócsövek 3db egyforma átmérőjű és hosszúságú legyen, ez annyit jelent, hogy a Qucs modellben biztosan azonos kapacitásértékkel lesznek helyettesítve. A claudionegro.com javaslattal elkészített szimuláció eredménye a következő:

kép

Az LspCAD szimuláció pedig a következő:

kép

Itt is készítettem a modellezett impulzusválaszból CSD-t, az szintén kis veszteségű (Qa,Ql=1000) esetet szimulálva:

kép

Itt most nagyobb a rezonancia mint az előbb, de ebből még messzemenő következtetést nem szabad levonni, nem éppen ideális a doboz sem. Azért megnéztem mi történik, ha az összes Qa,Ql értéket átírom mondjuk 30-ra:

kép

Sokat javult, de sajnos pont a csillapítás az amit a legnehezebb megbecsülni és pont ez az amire iszonyat érzékeny ez a két konstrukció, kiváltkép a háromcsöves.

Gondolatok a DCR dobozról

Sokat járt az agyam ezen a konstrukción (sajnos többet mint a kezem, és nem épültek sorra a próbadobozok, mint ahogy azt terveztem), látok benne fantáziát, pedig eleinte inkább csak érdekességszámba vettem. Kezelhetetlen -különösen a 100Hz körüli lyuk és rezonancia miatt- dolgot láttam benne, amivel több nyűg van, mint amennyi pozitívumot kap az ember a végére. Az első elkészített próbadoboz hangja, basszusa azonban igen meggyőző lett. Mérésén pl. a 100Hz feletti lyuk gyakorlatilag nem is látszik, pedig az impedanciamenet alapján a hangolások rendben vannak. Némi fejtörés után arra jutottam, hogy mivel a lyuk egy kioltás eredménye, (vagyis itt a hangszóró és a reflexcső is szól, csak éppen ellenfázisban vannak, így kioltanak) így szigorúan kell a 180 fokos fáziskülönbség a lyuk létrejöttéhez és már kis eltérés is jelentősen csökkenti a kioltás mélységét. Márpedig a hangszóró membrán jele és a cső között van egy plusz (holtidős) késés, ami a hullámfront terjedési sebességéből fakad.

Megjegyzendő, hogy a T/S modell alapesetben un. koncentrált paraméterű rendszermodell, ami annyit jelent, hogy az elemek egy pontba koncentrálódnak, nincs térbeli kiterjedésük. Így az energia kilépve az egyik rendszerelemből azonnal belép a hozzákapcsolt másikba, nincs az energia útjának megtételéhez szükséges idő belevéve a modellbe. Hangsugárzók esetében, amennyiben a doboz méretei kisebbek mint az adott frekvenciájú hang hullámhosszának a negyede, úgy ez az elhanyagolás általában megtehető, de van olyan eset, ahol ez az aprócska részlet számít, mint ahogy itt is! A fenti koncentrált paraméterű modell ellentéte, az elosztott paraméterű modell, ahol szigorúan figyelembe veszik az elemek térbeli kiterjedését, egymáshoz képesti elhelyezkedését, távolságát, az energia által megtett utat és annak hatását. Mondanom sem kell, hogy ez matematikailag enyhén szólva brutális. Ennek van egy speciális változata, a finoman elosztott paraméterű modell. A teret itt vonalnak veszik (egy dimenzióban) és pl. vonali hullámterjedés vizsgálatára jól használható, sokkal egyszerűbb matematikai apparátusával, mint mondjuk egy a tér minden irányát figyelembe vevő háromdimenziós modell, de még így is bonyolultabb, mint a koncentrált paraméterű modell. Tölcsér és TL dobozok modellezése finoman elosztott paraméterű rendszermodellt igényelnek, ezért is nehezebb jó szimulációs szoftvert találni hozzájuk.

Ha mondjuk a hangszóró hátoldaláról a reflexcső felé teszem azt kb 70cm-el hosszabb az út, akkor ez 100Hz-en kb 73 fokos különbség, ami majdnem negyed hullámhossz! A modell nem számol a hang terjedéséből fakadó holtidőkkel, így a valós rendszer 100Hz körüli lyuka sosem lesz olyan, mint a modellezett, attól kicsit kedvezőbb eredmény várható. (Mondjuk nálam hozzájárult az is, hogy a 2. kamra a szokásosnál több akusztikai csillapítást kapott)
Újabb előnye a rendszernek, hogy a reflexcsövön nem hallatszanak ki diffúz dobozon belüli zengések, így a csövet nem is kell ezért a hátoldalon elhelyezni ennek mérséklése miatt. A közepes frekvenciájú (3-500Hz feletti) dobozon belüli rezonanciák a felső -hangszórót is tartalmazó- kamrában jönnek létre, és a második kamrába már eleve kevés szűrődik át a belső reflexcsövön át. Ezt tovább szűri a külső cső, de amennyiben a két cső nem azonos hosszúságú, úgy nem azonos frekvenciákon fognak sáváteresztőként működni, így a szűrés sokkal alaposabb. Ezért eredőben nagyon kevés (szinte nulla) a kiszűrődő dobozzengés. Sajnos a három csöves változat nem kecsegtet ezzel az előnnyel, mivel ott a hangszórót tartalmazó kamra is ki van vezetve egy reflexcsővel. (igaz, ezt hátra szokták tenni)
Érdekes és pozitív csalódású tapasztalat volt a hangdobozt szobában kipróbálni. Több helységben, több elhelyezésben is megpróbáltam, és azt kellett észrevennem, hogy majdnem olyan érzéketlen a külső akusztikai viszonyokra mint egy hasonló méretű zárt doboz, pedig ez volt az egyik dolog, ami miatt aggódtam! A szobaakusztika hangsugárzóra visszahatása is régóta foglalkoztat, nem csak arról szól a dolog, hogy a szoba bizonyos frekvenciákon (félhullám rezonanciák) kiemel ill. más frekvencián (negyedhullám és ennek félhullámú többszörösei) leszív, hanem arról is, hogy szoba akusztikai impedanciája így nem steril. Ideális akusztikai környezet impedanciája tömeg (induktív) jellegű némi elenyésző rezisztivitással. Zárt tereknek viszont igencsak ingoványos, negyedhullám alatt pl. nem tömeg, hanem rugó (kapacitív) jellegű, ebből fakad a cabin-gain 12dB/okt. mélyemelő hatás is. Negyedhullámon és ennek félhullámú többszörösein (ahol lyukas a szoba) leesik, félhullámon és ennek többszörösein (kiemelések) megnő az akusztikai impedancia. Ezt megérzik a hangsugárzók, mivel nekik is van egy generátorimpedanciájuk, amin keresztül átadják az energiát a Za impedanciájú helységnek. Villamos szűrőknél is tudjuk, hogy egymás után kapcsolt hálózatok esetében fontos az impedanciaillesztés, csak akkor nem húzzák el egymás működését a generátor és terhelése, ha megvalósul a kisimpedanciás meghajtás feszültséggenerátor esetében, vagy nagyimpedanciás meghajtás áramgenerátor esetében. Ebből fakadóan különböző "akusztikai generátorimpedanciájú" dobozok különbözőképpen érzékenyek a szobára. Még érdekesebb eredmények (többnyire nem jó) születnek bizonyos rezonancia-frekvenciák egybeesésekor. (doboz és szoba közt) Pl. nem egy ízben tapasztaltam, hogy ha a reflex doboz hangolási frekvenciája megegyezik a szoba első erős állóhullám-rezonanciájával, akkor gyenge lesz a basszus, aztán néhány Hertznyi elhangolással drámaian megjavul, pedig a modellezett görbék csak egy hajszállal mennek máshol!
Mielőtt valaki azt hinné, ezek nem levegőbe beszélt dolgok, simán tetten érhető nagyobb dobozok szobában mért impedanciagörbéin, ahogy egyes véletlenül valamelyik szobai kioltással/állóhullámmal egybeeső frekvencián lyukak/tüskék keletkeznek a görbén! De ezekről talán majd egy későbbi cikkben...