Ebben a kis függelék szerű részben táblázatszerűen összefoglalom a fontosabb T-S paramétereket. Megpróbálok egyfajta csoportosítást is tenni, mégpedig különválasztom az alapelemek, vagyis a rendszer alapvető alkotóelemeinek paramétereit (pl. mozgótömeg, felfüggesztés rugóengedékenysége stb.) és az ezekből számoltakat (pl. rezonanciafreki). Ezen felül csoportosítva lesz a hangszóróhoz és a dobozhoz köthető paraméterek, ugyanis ne feledjük, a Thielle-Small modell hangszóró+doboz együttes modellje és a T-S paraméterek ennek a modellnek a paraméterei, így a dobozhoz köthető paraméterek ugyan úgy T-S paraméternek tekinthetők.
Fontosabb paraméterek csoportosítva:
ALAPELEMEK (A RENDSZER ALKOTÓELEMEINEK) PARAMÉTEREI | |
---|---|
Mms[g] | Teljes mozgó tömeg, minden mozgó elem tömege, kónusz, lengőcséve, félig a felfüggesztőelemek tömege és a membrán előtt és mögött együttmozgó levegőréteg tömege |
Cms[mm/N] | Felfüggesztőelemek (pille, membránszél) mechanikai hajlékonysága (engedékenysége) vagyis rugóállandójuk reciproka. |
Rms[Ns/m][kg/s] | A mechanikai mozgórészek súrlódásos vesztesége |
Re[Ω] | A hangszóró villamos oldali vesztesége, a cséve egyenáramú ellenállása. |
Bl[N/A],[Tm] | A hangszóró erőátviteli tényezője. Értéke megmondja, hogy a tekercsben folyó áram hatására, hányszoros erőhatás éri a lengőrendszert. A modellben a villamos-mechanikai transzformáció áttétele. Fizikailag a légrésindukció és a lengőtekercs mágneses tér által keresztezett részének huzalhosszának a szorzata. |
Sd[cm²] | A hangszóró hasznos sugárzó (membrán)felülete. Lényegében a hangszóró mechanikai-akusztikai(/pneumatikus) áttétele. |
L(f,x)[mH] | A hangszóró tekercsének induktivitása. Induktivitása és vesztesége frekvencia- és csévehelyzet függő. Sokszor több elemmel közelítik (Le, L2, R2) |
ALAPELEMEK PARAMÉTEREIBŐL SZÁRMAZTATOTT PARAMÉTEREK | |
fs[Hz] | Lengőrendszer rezonanciafrekvenciája |
Vas[l] | Térfogategyenérték. Az a zárt levegőmennyiség (többnyire literben), amely Sd membránfelületre akkora rugóhatást fejt ki, mint a hangszóró Cms mechanikai rugóengedékenysége. |
Qms | A hangszóró mechanikai elemeinek rezonanciajósága. Lényegében a mech. energiatárolók (mozgó tömeg (Mms), felfüggesztés rugóengedékenysége(Cms)) és veszteségének (súrlódásos ellenállás (Rms)) arányai |
Qes | A hangszóró mechanikai elemeinek és az elektromos oldali veszteség rezonanciajósága. Lényegében a mech. energiatárolók (mozgó tömeg (Mms), felfüggesztés rugóengedékenysége(Cms)) és a mechanikai oldalon látszódó (áttranszformált (Bl)) elektromos veszteség (egyenáramú ellenállás (Re)) arányai |
Qts | A hangszóró teljes jósági tényezője, Qms és Qes eredője. Úgy is felfogható, hogy a mechanikai (Rms) és a villamos oldali áttranszformált (Bl,Re) veszteségek eredőjének és a mechanikai energiatárolók viszonya. |
ηo | Akusztikai hatásfok (referencia érzékenység: Watt/m² 1m távolgásban) |
SPL @1W,1m | Érzékenység (hangnyomás 1W bemenőteljesítményen 1m távolságból mérve) |
SPL @2.83V,1m | Érzékenység (hangnyomás 2.83Veff (ez 8Ω terhelésen 1W teljesítmény) bemenőfeszültségen 1m távolságból mérve) |
NAGYJELŰ PARAMÉTEREK (nem az összes!) | |
Bl(x) | Erőátvitel nagyjelű viselkedésnél (kitérésfüggőség figyelembevétele) |
Cms(x) | Felfüggesztés engedékenysége nagyjelű viselkedésnél (kitérésfüggőség figyelembevétele) Megjegyzendő, hogy nagyon kisjelű esetben hiszterézis nemlinearitással is kell(ene) számolni. |
Hg[mm] | Légrésmagasság |
Hc[mm] | Tekercsmagasság |
Xlin[mm] | Lineáris kitérés. Az a membránkitérés, amíg a lengőcséve homogén mágneses térben van. Gyakorlatilag a tekercs légrés felett és alatt kilógó része: Xlin=(Hc-Hg)/2 Többnyire csúcsban adják meg, figyeljünk, ha valahol csúcstól-csúcsig (p-p) van jelölve marketing okokból! |
Xmax[mm] | A 10% THD-al határolt kitérés. |
Xmech[mm] | A lengőrendszer maximális mechanikai kitérése |
Vd[l] | A membrán által megmozgatott levegővolumen Xmax-on(Sd*Xmax) |
Pe[W],[VA] | A hangszóró terhelhetősége. Ezt az adatot rendszerint túlbecsülik mind a gyártók és forgalmazók marketingesei, mind pedig a kevésbé hozzáértő felhasználók. Ha félretesszük a mindenféle képtelen reklámszabványokat (PMPO és társai), akkor a realitás talaján kétféle valódi terhelhetőségi határral találkozhatunk: termikus és mechanikai. A termikus azt a határt jelöli, ahol a tekercsben folyó villamos áram akkora hőt fejleszt, hogy az megsérül. (kiolvad a ragasztó és eldeformálódik az alkatrész, vagy leég a tekercshuzal) Ez jobban függ a villamos jel crest-faktorátol (csúcstényező), mint a bemenő jel teljesítménytől egyetlen Watt értékben kifejezve. Ez a szám a jel csúcsértéke és RMS értékének a hányadosa. Tudjuk, hogy a jel RMS értéke annak teljesítményarányos nagyságát jelöli, így a crest-faktor a jel úgymond „fűtőértékről” árúlkodik. (a nagy crest-faktorú jelnek kicsi a fűtőértéke) Mivel az erősítők egy bizonyos feszültségig vezérelhetők ki, így kötött a jel csúcsértéke. Az ehhez a csúcshoz viszonyított RMS teljesítény (ami ténylegesen fűt) ennél jelalaktól függően (egyenáram és szimmetrikus amplitúdójú négyszögjel kivételével) mindig kisebb. Az egyenáram és a szimmetrikus amplitúdójú négyszögjel esetén a kimenőteljesítmény maximális, a crest-faktor pedig 1, azaz 0dB. Szinuszjel crest-faktora 1/√2, azaz 3dB, ami fele akkora kimenőteljesítményt jelent. Mivel azonban szinuszjelre specifikálják az erősítőket, ezért most ehhez kell viszonyítanunk. Vagyis azt mondhatjuk, hogy négyszögjel esetén az erősítő 3dB-el nagyobb, azaz kétszeres(!) teljesítményt ad le. (És egy jó, kellően túlméretezett táppal felvértezett erősítő le is adja!) Ebből kiindulva adott szinuszos RMS kimenőteljesítményű erősítőnél különböző crest-faktorú jelek esetében a következő kimenőteljesítmények adódnak: 10dB esetén 20%, 20dB-nél 2%, 30dB-nél 0.2%, stb. A zenei jelek crest-faktora nagyon magas, átlagosan olyan 20dB körülire tartják [forrás], ami az RMS teljesítmény 2%-át jelenti a klippelés határáig kivezérelt erősítőn. Ez azonban nem egy állandó és biztosra vehető érték, műsoranyagtól függően olyan 10-30dB között változhat. A termikus terhelhetőséget nagyon nehéz reálisan meghatározni, mivel a műsoranyagok crest-faktorai nagyon eltérőek lehetnek, és pl. a 10dB különbségek is 10-szeres teljesítménykülönbségeket okoznak, ami óriási különbség! További befolyásoló tényező a lengőtekercs termodinamikus viselkedése (milyen gyorsan melegszik, és hűl vissza) és a hangszóró frekvenciafüggő impedanciája, beleértve a meddő és valós teljesítményösszetevőt. (a meddő teljesítményt a terhelés nem fűti el, hanem visszatáplálja a forrásba, így végül az küzd meg vele) Másik terhelhetőség, a mechanikai, amit már szerencsére jóval könnyebb egzaktul meghatározni, és igazából normális használatkor inkább ez fog számítani. Azt a bemenőteljesítményt jelöli, amin a hangszóró membránkitérése eléri az Xmech határértéket. Látható, hogy míg az előzőnél a jel RMS teljesítménye játszott szerepet, addig itt a csúcsértéke dominál. Nem csak a hangszórótól függ, hanem a dobozától is, mivel a doboz meghatározza a membránkitérés alakulását. A mechanikai terhelhetőség frekvenciafüggő, és többnyire csak egy adott üzemi frekvencia-tartományon belül jó. Mivel a membránkitérés alacsony frekvenciák felé nő meg vészesen, így definiálnak egy alsó frekvenciahatárt, ami alatt a hangszóró rendeltetésszerűen már nem képes kezelni a bemenőjelet. Ez a mechanikai terhelhetőség alsó határa. Bár a hangdoboztervezők csak az állandósult szinuszos állapotra értelmezik a kitérés frekvenciafüggvényét, azért ne feledjük, hogy itt a jel időtartománybeli csúcsértékei a fontosak! Több szinuszjel egymásra keverése okozhat nagyobb csúcsokat, de a tranziens tartományban is lehet egyetlen szinuszgerjesztés válaszjele nagy, pl. induláskor túllendülhet az állandósult érték fölé. A terhelhetőség mérésével az IEC 268-5 szabvány foglalkozik, mely meghatározott crest-faktorú és frekvenciaspektrumú zajt jelöl meg vizsgálójelnek. Bár nem volt alkalmam olvasni a szabvány betűit, de ismereteim szerint a terhelhetőség mérését olyan zajjal végzik, mely a hangszóró üzemi frekvenciatartományára van korlátozva, azon túl (alul és felül) 40dB/dekád meredekséggel vágva van. Crest-faktora a névleges terhelhetőség esetén 6dB, zeneinél pedig 9dB. (Frekvenciaspektrumáról sajnos nincs pontos infóm, elég ellentmondásos infókat találtam, és csak maga a szabvány elolvasása adná meg választ, mely sajnos pénzbe fájna (írd be a keresőbe hogy 60268-5)) Zenei terhelhetőségnél figyelembe veszik a mechanikai kitérést is: nem lépheti túl az Xmexh határt, valamit itt nem folytonos a mérőjel, hanem szaggatott. Fontos tudni, hogy amíg normális (torzításmentes) zenével szól a hangsugárzó, addig viszonylag kevés hőt termel. Ebből a szempontból a névleges terhelhetőség többszörösét is képesek elviselni anélkül, hogy leégnének, feltéve, hogy közben nem lépjük túl a mechanikai korlátokat. Ez a jel magas crest-faktora miatt van így. Ha nem rendeltetésszerű -de a mechanikai határt nem feszegető- jelekkel merényeljük meg a hangsugárzót (pl. négyszögjel), akkor az még akkor is leéghet, ha sokkal kisebb teljesítményű a jel a hangszóró névleges terhelhetőségénél. Egy torzításba/klippelésbe vezérelt erősítő kimenőjele négyszögesedik, crest-faktora drasztikusan lecsökken, az RMS teljesítmény (a jel „fűtőértéke”) pedig jelentősen megnő. A fentiekből láthatjuk, hogy ez nagyon veszélyes a hangszóróra, még akkor is, ha az erősítő kisebb kimenőteljesítményű, mint a rákapcsolt hangsugárzó terhelhetősége! A városi legendákkal szemben, sokkal kedvezőbb az olyan eset, amikor az erősítő kicsivel nagyobb kimenőteljesítményt tud leadni, mint amennyi a hangsugárzó névleges terhelhetősége. Ekkor ugyanis képes a hangsugárzót torzítatlan, magas crest-faktorú jellel képességei határáig kihajtani, miközben a hangerőt úgy is csak addig tekerjük, amíg a hangszóró látva/hallva mechanikailag jól érzi magát. |
DOBOZZAL KAPCSOLATOS PARAMÉTEREK | |
Vb[l] | Doboz nettó térfogata |
Ca[m³/Pa] | Doboz légrugójának akusztikai hajlékonysága (egységnyi felülettel megnyomott légrugó) |
Qmc | Zárt doboz mechanikai jósága |
Qec | Zárt doboz elektromos jósága |
Qtc | Zárt doboz teljes jósága |
Ql | Doboz szivárgási vesztesége (dobozjóság) |
Qa | Doboz abszorpciós vesztesége (csillapítóanyag a dobozban) |
Qp | Reflexcső jósága |
fb[Hz] | Helmholtz rezonátor rezonanciafrekvenciája (reflexdoboz hangolási frekvenciája) |
α | Vb és Vas aránya, bassz-reflex doboznál használatos |
h | fb és fs aránya bassz-reflex doboznál |