Если вы спросите меня зачем это нужно, то отвечать я вам не буду – значит эта статья не для вас. Если же с мотивацией у вас все в порядке, то предлагаю к ознакомлению некоторые результаты, полученные мной теми скромными средствами и знаниями, которые имеются у меня в наличии.
Для начала – подопытный кролик, кто он?
Наш пациент – высокочастотный динамик с конусной диафрагмой 3ГД-31. Главная претензия к нему – это значительная неравномерность и неровность АЧХ. Т.е. кроме неравномерности около 10дБ между максимальными пиком и провалом имеется множество более мелких неровностей, в результате чего АЧХ похожа на лес. Я решил не приводить измеренных характеристик в начале статьи, т.к. более наглядно будет разместить их рядом с финальными, полученными после всех изменений конструкции.
Основная идея моих действий, точнее две основных идеи, заключается во первых, в добавлении звукопоглощающих элементов внутрь объема динамика с целью подавления резонансов, возникающих в замкнутом объеме с твердыми стенками, легко отражающими звук без заметного поглощения его энергии, каковым является корпус указанного динамика. Вторая идея – обработка самого материала диффузора (нет, не жидкостью А. Воробьева ;-)), а лаком, в результате чего получается композитный материал, превосходящий исходный (бумагу) по жесткости, но не уступающий ему по демпфированию собственных резонансов, что уменьшает изгибные деформации диффузора во время его работы и тем самым способствует уменьшению резонансных пиков-провалов на ачх.
Чего это мне в голову стукнуло?
Дело в том, что я давно уже провожу подобные эксперименты и получил довольно много подтверждений правильности и полезности моего подхода, но все результаты были довольно разрозненными. Отчасти это было следствием недостатка опыта в акустических измерениях (а более в интерпретации полученных результатов), отчасти следствием неполной оформленности самой идеи, общего плана действий. И вот когда вся эта мозаика сложилась у меня в голове в более или менее цельную картину, я решил провести эксперимент от начала до конца, одновременно делая все измерения.
Итак, что было сделано?
Для начала, динамик был разобран. Для этого были отпаяны выводы катушки динамика от клемм на корпусе, затем, после размачивания ацетоном, отделено уплотнительное картонное кольцо и таким же образом отклеен сам диффузор от металлической «воронки» корпуса. Далее диффузор был извлечен из корпуса и отложен пока в сторону.
Сначала обработке был подвергнут корпус динамика. Из сукна, толщиной около 3мм были вырезаны сектора, точно покрывающие внутреннюю поверхность корпуса, представляющего собой усеченный конус. На дно (меньшее основание усеченного конуса) из того же материала был вырезан кружок с отверстием в середине для катушки. После этого внутренняя поверхность корпуса и поверхность заготовок из сукна были намазаны одним слоем клея «Момент» и практически сразу (т.к. сохнет он очень быстро и когда я закончил намазывать суконные выкройки, слой на корпусе уже засох) прижаты друг к другу. Вот фотография получившегося полуфабриката.
В этот момент мне в голову пришла идея, что в изломанной ачх могут быть виноваты не только резонансы в объеме корпуса, но и в самих стенках, т.к. корпус представляет из собой этакий колокольчик из штампованного листового металла. Для измерения его резонансов я применил следующую методику. Расположив корпус на мягком основании, магнитом вниз, установил микрофон прямо над ним, включил запись звука и несколько раз ударил снаружи по корпусу пластмассовой ручкой отвертки. Затем выбрал из записи наиболее удачный (по уровню) сигнал и импортировал его в LspLab для анализа. Результаты чуть позже. Затем, для того, чтобы задемпфировать корпус, он был снаружи обклеен резиной из древней велосипедной камеры, по той же технологии, что и предыдущая обклейка сукном. Затем, после полного высыхания – через сутки, снова проведены испытания, по той же методике, что и выше. Однако, звук от удара при этом был на много слабее, по этому я машинально ударял чуть сильнее, чем при первом замере – из-за этого уровень сигнала при втором измерении на мой взгляд получился несколько завышенным, но это не играет в данном случае существенной роли. Итак, вот первые сравнительные результаты – переходная характеристика корпуса динамика (в виде сонограммы). Внизу исходный вариант.
Отчетливо видно, что после проведенной доработки все резонансы выше 3кГц были подавлены на величину уровня более 20дБ! Из этого изображения создается впечатление, что основной резонанс на 1200Гц (кстати, что интересно, у диффузора динамика основной резонанс расположен точно на той же частоте) стал намного сильнее. Это не верно, т.к. программа нормализует уровни на сонограмме так, что красными становятся самые «сильные» сигналы, однако эта шкала справедлива только внутри одного графика, а на изображении их два, по этому красный на верхнем графике на 20 дБ слабее красного на нижнем графике! Вот еще один – уже более привычный график – ачх обоих измерений.
Видно что эффективность демпфирования растет с частотой и подавление на частотах 3кГц и выше превышает 30дБ! И это притом, что, как я уже говорил, во втором измерении я ударял по корпусу сильнее! Вам, любители «успокаивать» ящики АС, на заметку - дарю!
Идем дальше. Обработка диффузора.
Диффузор был покрыт (не пропитан, а именно покрыт) нитролаком (он из всех испытанных для этой цели материалов оказал наилучшее влияние на свойства динамиков). С внутренней стороны только в один слой, с наружной в три. Но, конечно это были не такие слои, которые намалевывают не стены! При нанесении мягкой кисточкой первого слоя, поверхность только увлажняется, причем несильно. Второй и третий слои немного потолще, но в сумме, три слоя такие тонкие, что из под них все еще проглядывает волокнистая структура бумаги.
Перед сборкой в полость между корпусом и диффузором был дополнительно вложен «бублик» из ваты, чтобы по возможности добиться максимального поглощения звука в объеме. На следующем рисунке корпус, приготовленный к сборке.
Еще одно изменение было сделано с выводами катушки. Первоначально тонкие проводки самой обмотки катушки были припаяны к медным клепочкам на диффузоре (причем напаяны были здоровенные капли припоя!), что должно создавать новую резонансную систему из массы всего этого металла и жесткости части диффузора, на которую это все налеплено. Мне это положение вещей совсем не нравилось, по этому я решил все переделать. Отпаял проводки катушки от клепок, высверлил их и припаял поводки, соединяющие катушку с внешними клеммами прямо к проводкам звуковой катушки. На следующем снимке, правда не очень хорошего качества, изображено новое положение вещей. Оставшиеся отверстия заклеены кружками из бумаги.
Дальше диффузор был вставлен на свое место, катушка отцентрована и все приклеено. Поводки припаяны на внешние клеммы.
Теперь приведу суммарный результат.
Для начала, вот ачх исходного динамика и его же после переделки. Жирными линиями показаны ачх и фчх после переделки.
На первый взгляд особых успехов я не достиг. Ну, уменьшился провал на 4кГц примерно на 3дБ, уменьшился на пару дБ пик на 9кГц, да выровнялась ачх с 12 до 20кГц. Вполне можно списать на случайные явления – удачно перераспределились резонансы в диффузоре. Однако, следует сказать, что динамик этот для целей моего эксперимента не был очень удачным – он изначально имел почти предельное для своей конструкции качество. Для сравнения приведу аналогичную пару ачх для другого образца – похуже.
Тут все чудодейственное влияние доработки на лицо! Однако в основу статьи я беру не этот динамик потому, что в этом случае это все данные которые я получил, а на описанный выше динамик я собрал больше информации.
Теперь хочу привести переходные характеристики динамика. Они как и для корпуса – в виде сонограмм, на мой взгляд так более наглядно.
Отчетливо видно, что у исходного динамика имеются задержанные резонансы в районе 5 и 10 кГц, доходящие по длительности до 1.3мс. После доработки они во первых, укорачиваются в 1.5 раза, а во вторых, рассыпаются на множество более мелких как по интенсивности, так и по длительности. Выше 10кГц их вообще нет – исчезли. В целом импульсная характеристика улучшилась намного заметнее чем ачх.
На основании этого эксперимента, а так же нескольких предшествующих, я пришел к выводу, что лаковое покрытие в основном влияет на работу динамика в самом высокочастотном диапазоне, а различные звукопоглощающие материалы работают на среднечастотном диапазоне.
Демпфирование корпуса, по видимому, не оказало существенного влияния на результат.
В заключение хочу сказать, что эта статья написана в основном с целью познакомить людей, не имеющих средств инструментальной оценки объективных параметров динамиков, с влиянием, которое оказывают конкретные действия на конкретный образец динамика.
В результате этих экспериментов возникла еще одна идея о дальнейшем улучшении параметров. Она будет основой для дальнейших экспериментов и, если они будут удачными, темой следующей такой статьи.
