Считаешь корпус под сабвуфер, а в паспорте строчка «Cms 0,46 мм/Н», которую все обычно пролистывают. Зря: именно из неё вырастают Fs и Vas, параметры, по которым ты и считаешь ящик. Ниже на реальном сабвуфере по шагам видно, как из Cms получаются обе эти цифры.
Как Cms превращается в Fs и Vas?
У сабвуфера НОЭМА 300ГДН30-4 Cms = 0,46 мм/Н. Надавишь на диффузор с силой 1 Н (это примерно вес плитки шоколада в 100 г), и он уйдёт на 0,46 мм. У СЧ динамика ESB 9.4m 0,306 мм/Н: подвес жёстче.
Подвес работает как пружина, подвижная система как груз. Вместе они и дают резонанс, как подвеска машины качается на своей частоте:
Fs = 1 / (2π√(Mms × Cms))
Для НОЭМА: Mms = 131 г, Cms = 0,46 мм/Н, отсюда Fs ≈ 20,5 Гц. В паспорте 20 Гц. Для ESB 9.4m: Mms = 4,5 г, Cms = 0,306 мм/Н, Fs ≈ 136 Гц при паспортных 135. Мягче подвес, ниже Fs.
Vas = ρc² × Sd² × Cms
Vas - это объём воздуха, который пружинит так же, как подвес. Для НОЭМА (Sd = 531 см²) выходит ≈ 182 л, в паспорте 181 л. Для ESB 9.4m (Sd = 56,7 см²) около 1,39 л при паспортных 1,4 л. Мягче подвес, больше Vas и больше нужный корпус.
Практический вывод: для расчёта корпуса обычно хватает Vas и Fs, Cms уже сидит внутри них. А пересчёт выше помогает проверить, что паспорт согласован сам с собой.
Паспортную Cms меряют на малом сигнале вокруг нулевого положения. На большом ходе подвес и шайба натягиваются и становятся жёстче. Слишком мягкий подвес при этом хуже держит диффузор в центре.
Кривую Cms(x) снимают на установках KLIPPEL. Несимметричная кривая означает, что диффузор тянет в одну сторону, а это постоянное смещение и искажения. Ход, при котором Cms падает до 75 % от исходной, KLIPPEL использует как ещё один критерий механического ограничения хода.
- Разминка. Новый подвес жёстче. После первых часов работы Cms растёт, Fs и Vas меняются. Если меряешь параметры сам, делай это после разминки.
- Температура. Резина и пропитки на холоде дубеют: зимой в машине подвес жёстче, чем на стенде, и бас может звучать немного иначе.
- Старение. Со временем материалы подвеса меняют свойства.
Для масштаба: если бы Cms у НОЭМА выросла или упала на 20 %, Fs сместилась бы примерно на 2 Гц, до ≈ 18,7 или ≈ 22,9 Гц.
| Что смотреть | Для чего |
|---|---|
| Cms вместе с Mms | Чтобы понять, откуда взялась Fs |
| Vas | Та же гибкость, выраженная в литрах |
| Кривую Cms(x), если есть | Чтобы оценить симметрию подвеса |
Когда начинаешь сверять паспорта, вопросы про Cms обычно идут вот такие.
Cms динамика - это гибкость его подвеса: на сколько миллиметров уйдёт диффузор, если надавить на него с силой 1 ньютон. Чем больше цифра, тем мягче подвес и центрирующая шайба. У сабвуфера НОЭМА 300ГДН30-4 Cms = 0,46 мм/Н, у СЧ динамика ESB 9.4m 0,306 мм/Н, то есть у СЧ подвес жёстче.
Vas и Cms описывают одну и ту же гибкость подвеса, только в разных единицах. Cms дана в миллиметрах на ньютон, Vas показывает объём воздуха в литрах, который пружинит так же, как подвес. Связывает их площадь диффузора: Vas = ρc² × Sd² × Cms. Поэтому при одинаковой Cms у динамика с большим Sd Vas заметно больше.
В системе СИ Cms измеряется в метрах на ньютон, но такие числа неудобно маленькие, поэтому в паспортах пишут мм/Н или мкм/Н. Пересчёт простой: 0,46 мм/Н = 460 мкм/Н = 0,00046 м/Н. Перед подстановкой в формулы Fs и Vas Cms всегда переводи в м/Н, а Mms в килограммы, иначе ошибёшься на порядки.
Только если под него есть место: мягкий подвес с большой Cms даёт низкую Fs и большой Vas, но такому сабвуферу нужен больший корпус, а на большом ходе слишком мягкий подвес хуже держит диффузор в центре. Сравнивать сабвуферы по одной Cms бессмысленно: смотри Fs, Vas, Qts и, если есть, кривую Cms(x) с установки KLIPPEL. Готовые варианты с паспортами есть в разделе сабвуферов.
Паспорт проверяется пересчётом: подставь Mms и Cms в формулу Fs = 1 / (2π√(Mms × Cms)) и сравни с заявленной Fs. Для НОЭМА 300ГДН30-4 выходит около 20,5 Гц при паспортных 20 Гц, для ESB 9.4m около 136 Гц при паспортных 135. Если расхождение большое, параметры в паспорте не согласованы между собой, и ящик по ним считать рискованно.
У одного и того же динамика Cms зависит от состояния подвеса. Новый динамик жёстче, после первых часов работы гибкость растёт. На холоде резина и пропитки дубеют, и Cms падает. На большом ходе подвес натягивается, поэтому паспортная цифра верна только для малого сигнала. Как это меряют на больших ходах, описано в статье про нелинейные параметры KLIPPEL.
Если параметры в паспорте не сходятся между собой при пересчёте, это повод задать производителю вопрос ещё на этапе подбора компонентов. Формулы, связывающие Cms, Fs и Vas, подробнее разобраны в разделе «Изучаем теорию».
Намерил свой динамик, и цифры уехали от паспорта? Покажи результаты в Telegram, подскажем, разминка это или что-то посерьёзнее.
Источники
- KLIPPEL: определения и методика измерения параметров Тиля-Смолла
- W. Klippel, «Loudspeaker Nonlinearities: Causes, Parameters, Symptoms», JAES, 2006
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- Э. Л. Виноградова, «Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками» (Массовая радиобиблиотека, вып. 966)
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
См. также: Параметры Тиля-Смолла, Fs, Vas.