Все о фронтальных рупорах

  • Автор темы Eugen Komissarov
Архив форума — только чтение
N

Normann

Эксперт
:sad: ?

попробуем: я до сих пор понял так есть рисунок " полного сечения рупора" расрежу на куски которые потом стараюсь расумно складывать, исключить 180° например.

или просто в прямую как этот "будилный рупоршик" или рупор-будилник

гы-гы

Вот именно, Peterg, на этапе складывания (сложения), сворачивания и возможно нарушение геометрических пропорций. Естественно несложеный рупор свободен от этих ошибок.
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Вот именно, Peterg, на этапе складывания (сложения), сворачивания и возможно нарушение геометрических пропорций. Естественно несложеный рупор свободен от этих ошибок.

Прежде всего потому, что длины сторон "разбегаются" и совсем не очевидно, как считать сечения.

Многие считают сечения, перпендикулярные средней линии, это хорошая методика, а можно считать по сечениям, построенным на равном удалении от горла по сторонам. Так ещё правильнее, только не всегда возможно :)

Так вот, я считаю максимально павильным построение рупора, когда расчет этимидвумя способами совпадает, а бывают случаи, когда второй способ просто невозможен - таков "разбег" длин сторон. Это значит, что такую геометрию можно смело браковать. Пример - Хедлунд Хорн.
 
J.Impro

J.Impro

Местный
Женя, а слабо методичку написать, и без "ошибок от производителя"? По шагам и без слов: а дальше все просто... Вы, например, две почти одинаковые формулы привели. Почти одинаковые. Какой верить? Ее для начала надо прочесть. Мне вообще трудно уверенно читать формулы в интернет виде. А методичку можно было бы красиво от руки с набросками...глядишь и целый сонм последователей с со славословьем ...затем книга за книгой, как у Макарова расчет ПСН в 7 томах:)
Без шуток, я сегодня пытался разобраться используя статью "проектирование..." и то, что здесь образовалось - запутался еще больше. В первоисточнике шла все таки речь, насколько я уловил, об узкоглазых рупорах. А наш фронт рупор широкогрудый. Определение там отсутствует, вот и гадай. Я хочу изготовить предварительно обсчитав, евлампиев рупор, понравился очень на фото, выглядит музыкально-загадочно. Или норманн-рупор. А ваших пока не видел.
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Без шуток, я сегодня пытался разобраться используя статью "проектирование..." и то, что здесь образовалось - запутался еще больше. В первоисточнике шла все таки речь, насколько я уловил, об узкоглазых рупорах. А наш фронт рупор широкогрудый. Определение там отсутствует, вот и гадай. Я хочу изготовить предварительно обсчитав, евлампиев рупор, понравился очень на фото, выглядит музыкально-загадочно. Или норманн-рупор. А ваших пока не видел.

Я выше привел методику расчера широкогорлого рупора.
Собственно, она ничем не отличается от методики расчета узкогорлого рупора, просто в случае узкогорлого добавляется пара формул для расчета предрпорной камеры.

Кроме того, всё уже написано до нас, я не придумал ничего принципиально нового.

Какой драйвер вы предполагаете применять? Тилль-Смолл есть?
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Доступным языком я как-то описывал общие принципы так: "Рупор это трансформатор импедансов(простите за трудное слово). То есть главная его функция есть преобразование акустического импеданса механической мембраны граммофона или дифузора электродинамическолго драйвера в значение близкое к волновому
сопротивлению воздуха."

Доступным языком звучит так - рупор преобразует колебания с большим давлением но малой амплитудой в колебания с малым давлением но большой амплитудой.

Итак, для начала надо усвоить Предпосылки.
Они следующие:
Площадь выходного отверстия рупора - это Константа, вычисляющаяся из длины волны на расчётной частоте. Диаметр выходного отверстия должен быть равен четверти длины волны. Для круглого выхода или эквивалентная площадь в случае выхода другой формы. В этом случае давление на выходе будет минимальным, амплитуда максимальной, искажения Всех Видов (в том числе и групповой задержки) минимальны.
Это для Открытого Пространства. Для помещения площадь уменьшается в два раза при установке на пол, в четыре раза при установке у стены и в восемь раз при установке в угол. (говорим про НЧ- рупора, это актуально для них).
Но даже восьмая часть в большинстве помещений неприемлемо велика. Поэтому идут на компромисс, уменьшают выход, мирясь с ростом икажений и падением эффективности.

Далее. Принимаем площадь выхода расчётной, то еть Полной. Длина рупора и площадь входа.
Поскольку рупор это преобразователь импеданса, то при увеличении длины и соответственно уменьшении входного отверстия входной импеданс растёт, растёт и эффективность рупора (закон сохранения энергии), то есть чем меньше входное отверстие, тем выше эффективность, но тем большее сопротивление он создаёт. В расчётной формуле входного импеданса не участвует частота. Главное тут - Площадь.
И здесь появляется Одна Основополагающая вещь, очень важная для понимания работы рупора и камеры (ессли мы её применим) - Импеданс
Рупора в полосе его рабочих частот является Постоянным и определяет его эффективность. Чем больше импеданс, тем выше эффективность.

Итак, для получения эффективного рупора мы должны уменьшать входное отверстие и, что самое главное, диафрагма, установленная на входе, должна обладать тем же выходным импедансом, то есть должна быть способна преодолеть сопротивление рупора. Тут уместна аналогия - рупор подобен повышающему трансформатору - мы можем сделать трансформатор с коэф. трансформации 10, даже 100, но при этом входной импеданс квадратично ктр падает, и если выходной импеданс источника сигнала окажется выше чем Z, он просто
перегрузится. Аналогия полная и абсолютно корректная, Рупор это прансформатор, где ток это давление напряжение - амплитуда колебаний.

И тут мы подходим к камере. Камера передает давление от диффузора к входу рупора, по сути она является согласователем площадей,то есть - допустим, входной Z рупора равен выходному Z драйвера при площади гордла в два раза меньшей, чем площадь диффузора. Что делать? Появляктся компресионная камера. Но надо учесть, что рабочая среда у нас сжимаема.

Вот, очередной важный момент. Среда Сжимаема, причём гибкость её частотно зависима. А сопротивление рупора постоянно.
Получается следующее - воздух в камере тем легче сжимается, чем выше частота. Значит, есть некий полюс, на котором воздух в камере сжать проще, чем преодолеть сопротивление входного отверстия рупора. Cut - off. Рерхняя граница среза. Вычисляемая и важная величина.

Итак, в общем то камера нужна только для согласования импедансов и достижения Максимального КПД (эффективность 12-20дБ). Но если не задаваться рекордными КПД?
Можно отказаться от камеры. При этом надо Точно расчитать импедансы и площади. Эффективность в таких случаях падает (типично приемлемо конструкторами) до 8-10Дб, но и этого значения достаточно для создания АС с отдачей 100-110 дБВт/м!
Таким образом, если говорить о Звуке, предпочтительным является построение рупоров Широкогорлых (т.е. таких, в которых площадь входа равна площади диафрагмы).
Это снимает вопрос искажений камеры, среза по ВЧ, уменьшает общую длину рупора, что крайне благоприятно сказывается на звуке.

P.S. Я пишу о изменении амплитуды колебаний на входе и выходе, т.е. л трансформации амплитуды. В большинстве учебников говорится о трансформации скорости. Но не надо забывать, что амплитуда - это производная скорости, и применена в этом описании для лучшей "усвояемости" так сказать :)
 
K

kob

Местный
Классно! Впервые встречаю такое краткое и доступное объяснение работы рупоров. Респект, Женя!
А не подскажешь, что происходит ниже и выше расчетной частоты?

С уважением, Олег.
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Классно! Впервые встречаю такое краткое и доступное объяснение работы рупоров. Респект, Женя!
А не подскажешь, что происходит ниже и выше расчетной частоты?

С уважением, Олег.

Ниже акустическое сопротивление рупора падает, импеданс при этом скажем так, не совсем ровный, но, чем лучше общее согласование, тем меньше будет "гребёнка", и рупор становится "прозрачным". Может, конечно, гундосить за счет переотражений.
Выше - если у нас есть предрупорная камера, она работает как ФНЧ со спадом 6ДБ/октава, если рупор широкогорлый, то он опять же становится прозрачным и диффузор работает как обычный излучатель.
Можно вообще сделать коаксиальный рупор.
Так, кстати, Лоутер в фронтальном рупоре работает.
 
N

Normann

Эксперт
Ещё один важный момент: определение необходимой (оптимальной)частоты настройки рупора и его реальный диапазон работы (от Ffl*2) при данной настройке. Как раз эта тема напрямую связана с акустическим импедансом и степенью компромиссности этого рупора. Многие начинающие строители рупоров не представляют как совместить желаемое и возможное, гонятся за низкой Ffl, забывая о побочных
эффектах.
Только что нашел очень хорошую статью.
Методика расчета, описанная в ней, полностью совпадает с той, по которой я считаю
http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/...TS Paras.pdf

Единственное - формула Клипша для расчёта объёма предрупорной камеры меня не устраивала, т.к. на выходе получаются гигантские объёмы (получаются БИНы). Из чего он исходил - не знаю, но на практике использую другое соотношение.
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Единственное - формула Клипша для расчёта объёма предрупорной камеры меня не устраивала, т.к. на выходе получаются гигантские объёмы (получаются БИНы). Из чего он исходил - не знаю, но на практике использую другое соотношение.

Я рассчитываю из условия равенства гибкости воздуха в камере и Z горла
 
N

Normann

Эксперт
K

kob

Местный
если рупор широкогорлый, то он опять же становится прозрачным и диффузор работает как обычный излучатель.
Интересно, с какой крутизной падает его эффективность с повышением частоты?
 
N

Normann

Эксперт
Интересно, с какой крутизной падает его эффективность с повышением частоты?

Рупор (-6дБ/окт.) и камера (-6дБ/окт.). С повышением частоты уменьшается вклад рупора в общую картину, остаётся только прямое излучение самого динамика.
 
A

avolkff

Member
Итак, для начала надо усвоить Предпосылки.
Они следующие:
Площадь выходного отверстия рупора - это Константа, вычисляющаяся из длины волны на расчётной частоте. Диаметр выходного отверстия должен быть равен четверти длины волны. Для круглого выхода или эквивалентная площадь в случае выхода другой формы. В этом случае давление на выходе будет минимальным, амплитуда максимальной, искажения Всех Видов (в том числе и групповой задержки) минимальны.

Добрый день. Извините мне мою непонятливость, не подскажете, почему в некоторых учебниках считается что "эквивалентная площадь" должна вычисляться по формуле - (длинна волны)^2/4*pi. т.е. говорится о том что для рупора квадратного/прямоугольного сечения, площадь устья должна быть не менее чем данная величина. В данном случае Ваша расчетная величина будет значительно отличаться от величины приведенной в учебнике. Объясните, пожалуйста, где неточность. спасибо.
 
J.Impro

J.Impro

Местный
Да, я тоже придерживаюсь такого подхода (равенство активной и реактивной составляющих).
Я так понял, что мы создаем одинаковые условия с двух сторон, ну как в щите.И разве это не означает, что параметры дина пофиГу?
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Добрый день. Извините мне мою непонятливость, не подскажете, почему в некоторых учебниках считается что "эквивалентная площадь" должна вычисляться по формуле - (длинна волны)^2/4*pi. т.е. говорится о том что для рупора квадратного/прямоугольного сечения, площадь устья должна быть не менее чем данная величина. В данном случае Ваша расчетная величина будет значительно отличаться от величины приведенной в учебнике. Объясните, пожалуйста, где неточность. спасибо.

Я давал значение для огибающей, расчитанной по трактрисе. Конечно, есть небольшой ляп - диаметр равен половине длины волны, радиус - четверти.
Тут есть разные методики. Как четверть длины волны считал один из основоположников теории рупоров и изобретатель трактрисы Войт


The cut off is calculated according to this and the formula;
Fc=c/(2*pi*r),
where "c" is the speed of sound, 340m/s, and "r" is the radius of the horn mouth for the fully expanded tractrix. This is in line with the articles in Speaker Builder about the Edgar horns. You may note, however that P.G.A. Voight was of the opinion that the length of the tangent from the horn flare to the centre line should be a quarter wave of the lowest frequency at which full efficiency is required. This tangent is a constant throughout the horn and finally defines the opening radius. Thus, P.G.A. Voight can be claimed to calculate: Fc=c/(4*r). His remark "at full efficiency" may suggest a somewhat different definition of cut off than -3dB, and this perhaps could explain the difference.

Мне такое вычисление кажется наиболее логичным.
Впрочем, на самом деле, это не имеет больлшого значения. На конечных участках небольшое приращение длины дает большое приращение диаметра и угла раскрыва.

Не надо путать - частота не расчитывается из площади, она определяется коэф. раскрыва, частота.
ПРосто в процитированном тексте "формулы наоборот" от следствия к причине.
 
E

Eugen Komissarov

Местный
Я так понял, что мы создаем одинаковые условия с двух сторон, ну как в щите.И разве это не означает, что параметры дина пофиГу?

Нет.
Это расчет объёма предрупорной камеры.
Гибкость (сжимаемость) воздуха в закрытой камере растет с повышением частоты.

Гибкость воздуха в горле постоянна.

Если мы возьмем объем воздуха и "включим" его между диффузором и рупором, получится, что на низкой частте он несжимаем и вся энергия передается в рупор. При повышении частоты он начинает сжиматься, поглощая энергию, и -3Дб будет тогда, когда его сжимаемость будет равна гибкости воздуха в горле, с дальнейшим ростом частоты гибкость воздуха в камере продолжает расти, погложая энергию. -6Дб/октава спад.
 
N

Normann

Эксперт
Я так понял, что мы создаем одинаковые условия с двух сторон, ну как в щите.

Для рупора данное условие невыполнимо. Поэтому и требуются динамики с мощной магнитной системой и "особая" форма диффузора.
 
МедведЪ

МедведЪ

Местный
Господа! Помогите сделать чертежи для рупорной АС! Есть у меня несколько штук 25ГД-18-22, хочу сделать фронтальный рупор, используя по 3 динамика в колонке. Применять думаю как СЧ-звено в эстрадной трёхполосной системе.
Вопрос в том, чтоб выбрать оптимальную по качеству и размерам конструкцию. Советовали сделать ЗЯ с минимальным объемом (СЧ ), но я также хочу узнать, будет ли фронтальный рупор или обратный достаточно эффективны в данном случае?
Мой опыт конструирования колонок сводится к замене передней панели у пары корпусов. ;) Если можно, хотелось бы просто получить черетежи с тем, чтоб отдать их в мастерскую, где по ним уже сделают корпуса.
Спасибо. Буду благодарен за любую помощь.
 
Cop

Cop

Member
Вот уже несколько страниц рупор рассматривается однобоко ИМХО.


Как мы знаем (С) - надеюсь, KAA меня простит за этот невинный плагиат

Звуковая энергия. Звуковые колебания сопровождаются механическими колебаниями среды, а значит, обладают как кинетической энергией колеблющихся частиц, так и потенциальной энергией упругой деформации. Звуковая энергия измеряется в Джоулях. Отношение этих двух составляющих звуковой энергии и называется акустическим сопротивлением.

Звуковое давление (скопление частиц среды), при отсутствии ограничивающих поверхностей, распространяется из точки пространства равномерно во все стороны.
Кинетическая энергия - напротив, имеет конкретное направление приложения, поэтому (и не только) является более желательной составляющей в формировании и распространении звуковой волны. Эти две величины составляют единое целое, но от их соотношения зависит очень сильно какую из форм фронта зв. волны мы, в потенциале, получим, и насколько эффективным, вообще, окажется излучение в пространство.

Сила (интенсивность, громкость) звука - это плотность потока звуковой энергии через единицу площади.

Рупор работает именно на этом принципе - преобразование высокого давления (в горле) в высокую скорость колебаний частиц (в устье). В других типах оформлений - что динамик способен выдать в данных акустических условиях, то он и выдал, а дальше - не его проблемы!!! Поэтому звуковое давление резко падает уже рядом с динамиком, а колебательная скорость частиц была и так невелика - отсюда и позорные цифры КПД.

Оптимальной длинной экспоненциального рупора будет бесконечность. Для трактиксы, оптимальная длинна - это достижение заданным профилем угла раскрыва устья в 180 градусов. Это так-же огромная величина - далеко за пределами разумных бытовых размеров. ВСЕ ОСТАЛЬНЫЕ (реальные) ВАРИАНТЫ - КОМПРОМИССНЫЕ!!!

Вот мне и непонятно - почему на протяжении нескольких страниц настойчиво талдычится о тщательном просчете небольшого кусочка от идеального профиля - срабатывает школьный принцип: "самая длинная формула, всегда, самая главная"??? Ну допустим, просчитали профиль экспоненты для 40 гц. Этот профиль обеспечивает идеальный закон снижения с расстоянием давления и преобразования его, за счет постоянства величины энергии, в колебательную скорость.
Но ведь профиль-то длинный, угол его подъёма меняется на разных участках - кто может точно сказать какое из его сечений нужно "прилепить" к горлу??? Где, в каком месте профиля, будет то самое соотношение давление/скорость, которое будет соответствовать выходному конкретной головки??? Драйверы ведь то-же разные, а их акустические параметры ограничены двумя доступными (и мало чего значащими) - зв. давление и полоса частот!!! Поэтому, уважаемый читатель этих строк, если Вам кто-то будет говорить, что он ЗНАЕТ как расчитать и изготовить рупор.....уверяю Вас, снимите перед ним шляпу, а я уже сейчас готов сделать два раза "Ку".

Ну да бог с ним, вернемся к профилю. Назначение его - согласование, то-есть плавность перехода. Мы вынуждены использовать тщательно просчитанный "обрубок" идеального профиля (взятый наугад :D ). Это означает что, в случае НЧ-рупора, закончится он устьем, больше напоминающим трубу, чем конус. О каком согласовании со звуковой средой помещения может здесь идти речь??? Имеется примерно то-же, что и в случае диффузора размером с устье - давление в этом месте резко падает, без какого либо преобразования. Вот поэтому и рекомендуют полученный (точными расчётами :D ) профиль корректировать ДО ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО УГЛА РАСКРЫВА!!! Это гораздо важнее, чем соблюдение "принципов" - это даёт надежду на хоть какой-то, более-менее плавный переход, отсутствие отражений, и катастрофического падения КПД.
А реальная проверка сказанного (в материале - ДВП), показывает, что использование чистого куска профиля, без раскрыва,приводит к неравномерности АЧХ, и очень значительной!!! Сказанное иллюстрируется рисунком. Использование устья с хорошей площадью и большим углом раскрыва, сразу и очень сильно меняет ситуацию в лучшую сторону.
  • DSCN0353.jpg
    40.9 KB


Даже если "прилепить" к динамику одно только устье (участок В-С), это устройство будет иметь больше поводов называться рупором, чем в случае использования только "профильной" части.
  • cornerGRFb.jpg
    26.6 KB

  • Autograph PRO a.jpg
    36.6 KB
  • big_speaker.gif
    54.2 KB


Примерно так-же поступают и серьёзные производители - огромное (максимально-возможное) устье с требуемым углом раскрыва, и небольшой профильный канал. На фотографиях GRF- устье занимает половину морды, Автограф-профессионал - то-же, львиную долю объёма убили на устье.
В параллельной теме есть чертежи Клипшей - у тех вообще вся морда это устье рупора. А ведь во все эти объёмы (особенно Таннои) можно было "утоптать" профильные каналы очень значительной длинны - однако этого не сделано, производитель посчитал более важной заботу об устье!!!

Не совсем ИМХО. С уважением.
 
Архив форума — только чтение

Новое и Читаемое