Четвертьволновой резонатор (ЧВ) ⋆ Doctor BASS

«Он же резонатор — органная труба, он же трансмиссионная линия»

Четвертьволновик (ЧВ) простыми словами

Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления  с точки зрения пользователя, потому что  ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.

Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в фазоинверторе. При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.

Основные достоинства ЧВ:

• сниженная степень групповых задержек, проработанный бас и детальность, иногда превышающая закрытый ящик;
• широкий и плавный частотный диапазон — в случае правильного подхода с лёгкостью отрабатываются верхний и нижний бас;
• повышенный уровень КПД, на 20–40% больше чем у фазоинверторов или бандпассов и на  150-300% чем у закрытого ящика.

Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.

Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для  оформления для сабвуфера.

Расчет ЧВ

Площадь сечения порта зависит от размера динамика.

Рассчитывается в специальных программах, для усредненных и упрощенных расчетов берется эффективная площадь диффузора.

Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.),  она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но так же Sd можно рассчитать самому

Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;

Sd = 

π(D/2)²

где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.

Для квадратного сабвуфера  вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.

 

Эффективная площадь сабвуферов

 

Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:

 — длина порта, м.

где:

Fb – желаемая частота настройки , Hz

Оптимальный диапазон  35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.

Пример расчета

Для примера  рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.

Sпорта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²

Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.

Виды ЧВ

Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.

Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие  от классического прямого  ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.

Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой АЧХ.

Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:

Длина порта в зависимости от типа ЧВ

Какой динамик подойдет для ЧВ

В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).

Параметры Тиля — Смолла для ЧВ

Видео о подборе динамика для ЧВ:

Видео с обзором и расчетом

Нюансы

• Важно  правильно оформить повороты. Это накладки, устанавливаемые во внутренних углах крепления перегородок лабиринта, для предотвращения увеличения площади сечения порта в местах поворотов. Расстояние между краем горизонтальной перегородки и поверхностью скругления должно быть равно ширине тоннеля на прямых участках. Иначе на поворотах получится форма в виде песочных часов, что вызовет отклонения значений частоты настройки.
• В виду особенностей строения ящика, благодаря большому количеству перегородок материал для саба до 12″ можно брать толщиной от 16 мм.
• Есть разновидность ЧВ, которую еще называют лабиринтом Рогожина. Если хотите углубиться в теорию и вникнуть в расчеты то вот сайт где представлен сам труд разработчика.

Читать еще:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

ЧВ короб: чертежи и расчет

ЧВ короб или четвертьволновой резонатор представляет собой полую коробку, выполненную из любого мебельного материала. Конструкция используется для сабвуфера и позволяет добиться более глубокого звучания с гармоничным спектром. Подобные приспособления фирменного производства стоят довольно дорого, но короб можно собрать самостоятельно из подручных материалов. Именно об этом и пойдет речь в нашем обзоре.

Назначение, конструкция и принцип работы ЧВ короба

Конструкция ЧВ короба направлена на модулировку звукового потока. Используется эффект прохождения и отражения звука. Благодаря специальной конструкции корпуса достигается гармонизация звука. Особенно это хорошо проявляется на низких частотах и при установке сабвуфера. При соответствующих размерах ЧВ короб сделает звучание в басах довольно громким, ярким, но необычайно глубоким.

Короб для сабвуфера

Назначение и использование

В определенном контексте данное приспособление можно сравнить со звуковым процессором аналогового типа. Когда понятно назначение, разберемся теперь с конструкцией, принципом работы и расчетами. Предложенное решение особенно востребовано среди автомобилистов, желающих установить на подержаных автомобилях качественный звук, при определенных усилиях он будет не уступать дорогим аудиосистемам.

Итак, в техническом понимании ЧВ короб, что вытекает из названия, представляет собой резонатор. Речь идет о полой конструкции, с помощью которой воспроизводят звуки заданной частоты. Одной из функций резонатора является усиление аудиозвучания. Такое приспособление в машине позволит слушать громкую музыку, обеспечивать музыкальное сопровождение на природе или использовать в коммерческих целях, например, для озвучивания свадеб и гуляний. Наиболее популярным решением является короб к динамику 12 дюймов.

Принцип действия

С резонатором, еще одним примером которого является

короб под ЧВ, автомобилисты могут быть знакомы в совершенно другой области. Например, используется в качестве функционального элемента глушителя. В данном случае полая конструкция имеет свои особенности и другое назначение.

С технической точки зрения резонатор представляет собой колебательную систему, накапливающую колебания за счет резонанса частот. Обычно конструкция предполагает «работу» с ограниченным набором частотных характеристик. В зависимости от конструкции различаются резонаторы накопительного и мгновенного действия.

Самодельный деревянный короб

Накопительный резонатор накапливает внешнюю энергию за счет снижения частоты внутренних колебаний. В математическом контексте любая конструкция резонатора, частота колебания которого больше частоты колебаний внешнего воздействия, является накопительным. Это происходит независимо от диаметра в 10 или 12 дюймов, но нужно выбирать разный объем.

Мгновенное действие подразумевает соответствие внутренней колебательной силы по периоду внешним колебаниям. Такие резонаторы увеличивают мощность звука за счет теплового поглощения окружающего пространства, смещения частоты на входе по мощности — изменяется за счет увеличения интервала воспроизведения.

Распространенный ЧВ короб имеет прямоугольную форму с перегородками, напоминающими по расположению гусеницу. Внешний вид будет зависеть от динамика и его особенностей, размера – 10″ или 12 дюймов. В настоящий момент можно найти схемы чертежей для любого частотного устройства, и выполнить резонатор без лишних затрат. Отличаться от фирменного будет незначительно.

Пример резонатора на 10″Пример ЧВ короба на 35 литров для динамика URALНакопительный ЧВ короб под динамик 15 дюймовЧертеж ЧВ короба под 12″ с настройкой 35 ГцСхема 15″

Можно выполнить резонатор в миниварианте. Такое решение показано на рисунке.

Чертеж ЧВ короба под 12″

Чтобы получить чертежи ЧВ коробов 10, 12 и 15″ можно использовать поисковую систему или нашу базу резонаторов или же программу расчета. Проще всего искать по типу динамику и необходимому объему. Например, короб ЧВ под 12″ может быть реализован в нескольких вариантах, в зависимости от технических особенностей описанных и продемонстрированных ниже.

Как рассчитать резонатор к Урал самостоятельно?

Прежде всего, отметим, что основным материалом для выполнения данного аудиоустройства является многослойная влагостойкая фанера. Вход динамика по размеру соответствует выбранной модели. Объем и конструкция будут зависеть от технических задач: особенностей салона, необходимой мощности и других особенностей.

Конструкции в зависимости от направления порта

На рисунке видно, что влияет на конструкцию также направление порта и другие параметры. Иногда водителей после расчетов беспокоит, что габариты очень большие по сравнению с доступным пространством в салоне, поэтому рекомендуют конструкцию, соответствующую данной задаче.

Другие варианты корпуса

На фото показан пример расчет ЧВ короба, но в совокупности учитывается площадь сечения туннеля (например, 10″ или 12″), зависящая от калибра сабвуфера, например, Machete m10d2.

Пример

Используйте программу расчета Quarter Wave Box. Нужно будет только внести параметры динамика и объем короба. В противном случае вам придется сделать чертежи самостоятельно.

Для этого используйте готовые рекомендации – таблицу с размерами сабвуфера на 10, 12 дюймов и других. В ячейках показан объем, который нужно взять за основу для достижения тех или иных аудио-параметров. Также выбирается «настройка» в зависимости от предпочтений владельца машины и частоты. Короб может быть рассчитан на два и более динамика, могут быть разными 10″ или 15″.

Предложенные вариации демонстрируют некоторые решения для организации медиа-системы салона автомобиля, которые доступны для самостоятельного изготовления. Немного усилий, и вы получите в своем автомобиле качественную звуковую систему к вашему новому Machete m10d2 или Урал, учитывающую особенности вашего салона и предпочтения.

 

Четвертьволновой резонатор или ЧВ короб

Четвертьволновой резонатор или ЧВ короб​

В данной статье мы будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ короб).

Рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.

Основные преимуществами ЧВ являются:

1. Низкий уровень групповых задержек,точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
2. Плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;

3. Высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.

Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.

Однако, есть и недостатки:

1. Занимает приличную часть багажника, если не его весь;

2. Довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ, противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.

И так какие же сабвуферные головки можно использовать в данном типе оформления:

В данном оформлении можно применять любые динамики 10″, 12″ с добротностью до 0.5!
Для каллибра 15″ добротность до 0.45 а 18″ не выше 0.4!
Рекомендую использовать динамики с большим линейным ходом, это даст очень хорошую прибавку в отдаче!

_________________________________________________________________________________________
Особенно важно следить за превышением допустимого хода диффузора! В отличие от ФИ Четверьволновой резонатор может играть очень низко! Короб типа ФИ ниже частоты настройки будет плохо демпфировать динамик и будут слышны шумы и искажания, в ЧВ этого нет! Спад АЧХ относительно частоты настройки не более 6 Дб\октаву! То есть на частоте 25-27 Гц, будет слышан бас он будет глушить искажения, от черезмерного хода!
Вывод из всего выщеизложенного то что ЧВ демфирует динамик лучше ФИ но на самых низких частотах НЕОБХОДИМО не допускать превышения линейного хода динамика! В этом может помочь правильно настроенный сабсоник! настраивать его необходимо на 10-15 Гц ниже частоты настройки! Но и он не всегда спасает…Так что следить за ходом динамика просто необходимо!

Также желательно ипользовать усилитель с хорошим контролем динамика!
Этот момент продлит жизнь вашему динамику и положительно повлияет на конечный воспроизводимый звук!
_________________________________________________________________________________________

В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера.
Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.

Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера,а именно от его эффективной площади!
Таблица средних площадей динамиков.

8″ 195 кв.см
10″ 310 кв.см
12″ 480 кв.см
15″ 810 кв.см
18″ 1210 кв.см

Рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = S(эффективн.) * 1.5. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.

Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(Эффективная площадь — 480 кв.см). Sтуннеля = 480*1.5 = 730кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!

Для тех наших пользователей, которым качество звучания особенно важно, мы рекомендуем использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.

Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения…?” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!

Также таблица длинны ЧВ в зависимости от настройки.

Частота Расчетная длинна ЧВ
30Гц 2.86м.
31Гц 2.78м.
32Гц 2.7м.
33Гц 2.62м.
34Гц 2.54м.
35Гц 2.46м.
36Гц 2.398м.
37Гц 2.336м.
38Гц 2.274м.
39Гц 2.212м.
40Гц 2.15м.
41Гц 2.102м.
42Гц 2.054м.
43Гц 2.006м.
44Гц 1.958м.
45Гц 1.91м.

Добавлю еще то что ЧВ строится не так как обычный ФИ. Унего нет такой величины как обьем, есть только два основных параметра
Длинна и площадь. После расчетов используя эти два параметра можно расчитать короб.Используя площадь находим высоту и ширину которая будет максимально удобной. Длину ЧВ размещяем лабиринтом как будет удобно.
Очень важный аспект — в получившемся коробе надо обязательно скруглить углы!
Подобно тому что указанно на рисунке.

Также не стоит настраивать ЧВ ниже 35 Гц! Будет большой риск получить провал на 45-50 Гц.

Источник

Код:

http://bassclub.ru/forum/showthread.php?t=33040

Расчет акустического оформления типа четвертьволновый резонатор (четвертьволновик)

Не будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ), а рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.

Основными преимуществами ЧВ являются:
низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.

Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.

Однако, есть и недостатки:
занимает приличную часть багажника, если не его весь;
довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ.
противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.

В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера. Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.

Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = 1,5*(3,14*((Dсабвуфера/2)^2)). Проще говоря, площадь сечения туннеля равняется полторы площади сабвуфера. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.

Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(30см). Sтуннеля = 1,5*(3,14*((30/2)^2)) = 1060кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!

Для тех пользователей, которым качество звучания особенно важно,рекомендуется использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.

Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения…?” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!

информация взята с сайта www.digitaldesigns.ru

---

Полезные темы: