Досвід щодо покращення параметрів ВЧ динаміка
Наш пацієнт – високочастотний динамік із конусною діафрагмою 3ГД-31. Головна претензія до нього – це значна нерівномірність та нерівність АЧХ. Тобто. Крім нерівномірності близько 10дБ між максимальними піком і провалом є безліч дрібніших нерівностей, внаслідок чого АЧХ схожа на ліс. Я вирішив не наводити виміряних показників на початку статті, т.к. більш наочно буде розмістити їх поряд з фінальними, отриманими після всіх змін конструкції. стінками, що легко відбивають звук без помітного поглинання його енергії, яким є корпус зазначеного динаміка. Друга ідея - обробка самого матеріалу дифузора (ні, не рідиною А. Воробйова ;-)), а лаком, в результаті чого виходить композитний матеріал, що перевершує вихідний (папір) за жорсткістю, але не поступається йому демпфування власних резонансів, що зменшує згинальні деформації дифузора під час його роботи і цим сприяє зменшенню резонансних піків-провалів на ачх.
Справа в тому, що я давно вже проводжу подібні експерименти і отримав досить багато підтверджень правильності та корисності мого підходу, але всі результати були досить розрізненими. Частково це було наслідком нестачі досвіду в акустичних вимірах (а більше в інтерпретації отриманих результатів), частково наслідком неповної оформленості ідеї, загального плану дій. І ось коли вся ця мозаїка склалася у мене в голові в більш менш цільну картину, я вирішив провести експеримент від початку до кінця, одночасно роблячи всі вимірювання.
Для початку, динамік буврозібраний. Для цього були відпаяні висновки котушки динаміка від клем на корпусі, потім, після розмочування ацетоном, відокремлено картонне кільце ущільнювача і таким же чином відклеєний сам дифузор від металевої «воронки» корпусу. Далі дифузор був вилучений з корпусу і відкладений поки що убік. Спершу обробці був підданий корпус динаміка. З сукна, товщиною близько 3мм були вирізані сектори, що точно покривають внутрішню поверхню корпусу, що представляє собою усічений конус. На дно (менша основа зрізаного конуса) з того ж матеріалу був вирізаний кружок з отвором у середині для котушки. Після цього внутрішня поверхня корпусу і поверхня заготовок із сукна були намазані одним шаром клею «Момент» і практично відразу (тому що сохне він дуже швидко і коли я перестав намазувати суконні викрійки, шар на корпусі вже засох) притиснуті один до одного. Ось фотографія напівфабрикату, що вийшов.
У цей момент мені на думку спала ідея, що в зламаному ачху можуть бути винні не тільки резонанси в обсязі корпусу, а й у самих стінках, т.к. корпус являє собою такий собі дзвіночок зі штампованого листового металу. Для вимірювання його резонансів я застосував таку методику. Розташувавши корпус на м'якій підставі, магнітом донизу, встановив мікрофон прямо над ним, увімкнув запис звуку і кілька разів ударив зовні по корпусу пластмасовою ручкою викрутки. Потім вибрав із запису найбільш вдалий (за рівнем) сигнал та імпортував його в LspLab для аналізу. Результати трохи згодом. Потім, для того, щоб задемпфувати корпус, він був зовні обклеєний гумою з стародавньої велосипедної камери, за тією ж технологією, що і попереднє обклеювання сукном. Потім, після повного висихання – через добу, знову проведено випробування за тією ж методикою, що івище. Однак, звук від удару при цьому був набагато слабший, тому я машинально вдаряв трохи сильніше, ніж при першому вимірі - через це рівень сигналу при другому вимірі на мій погляд вийшов дещо завищеним, але це не відіграє в даному випадку істотної ролі . Отже, перші порівняльні результати – перехідна характеристика корпусу динаміка (як сонограммы). Унизу вихідний варіант.
Виразно видно, що після проведеного доопрацювання всі резонанси вище 3кГц були пригнічені величиною понад 20дБ! З цього зображення складається враження, що основний резонанс на 1200Гц (до речі, що цікаво, у дифузора динаміка основний резонанс розташований точно на тій же частоті) став набагато сильнішим. Не правильно, т.к. програма нормалізує рівні на сонограмі так, що червоними стають найсильніші сигнали, проте ця шкала справедлива тільки всередині одного графіка, а на зображенні їх два, тому червоний на верхньому графіку на 20 дБ слабший червоного на нижньому графіку! Ось ще один – вже більш звичний графік – очх обох вимірів.
Видно, що ефективність демпфування зростає з частотою і придушення на частотах 3кГц і вище перевищує 30дБ! І це при тому, що, як я вже казав, у другому вимірі я вдаряв по корпусу сильніше! Вам, любителі «заспокоювати» ящики АС, на замітку – дарую!
Дифузор був покритий (не просочений, саме покритий) нітролаком (він із усіх випробуваних для цієї мети матеріалів справив найкращий вплив на властивості динаміків). З внутрішньої сторони тільки один шар, із зовнішньої в три. Але, звичайно, це були не такі шари, які намальовують не стіни! При нанесенні м'яким пензликом першого шару поверхня тільки зволожується, причому несильно. Другий і третій шари трохи товстіші, але в сумі, тришари такі тонкі, що з-під них все ще проглядає волокниста структура паперу.
Перед складання в порожнину між корпусом і дифузором був додатково вкладений «бублик» з вати, щоб по можливості досягти максимального поглинання звуку в об'ємі. На наступному малюнку корпус, підготовлений до збирання.
Ще одна зміна була зроблена з висновками котушки. Спочатку тонкі проводки самої обмотки котушки були припаяні до мідних клепок на дифузорі (причому напаяні були здоровенні краплі припою!), що має створювати нову резонансну систему з маси всього цього металу та жорсткості частини дифузора, на яку це все наліплено. Мені цей стан речей зовсім не подобався, тому я вирішив все переробити. Відпаяв проводки котушки від клепок, висвердлив їх і припаяв повідці, що з'єднують котушку із зовнішніми клемами прямо до проводок звукової котушки. На наступному знімку, правда не дуже хорошої якості, зображено новий стан речей. Отвори, що залишилися, заклеєні кружками з паперу.
Далі дифузор був вставлений на своє місце, котушка відцентрована та все приклеєне. Повідці припаяні на зовнішні клеми.
Для початку, ось ачх вихідного динаміка і його після переробки. Жирними лініями показані ачх і фчх після переробки.
На перший погляд, особливих успіхів я не досяг. Ну, зменшився провал на 4кГц приблизно на 3дБ, зменшився на пару дБ пік на 9кГц, та вирівнялася ачх з 12 до 20кГц. Цілком можна списати на випадкові явища – вдало перерозподілилися резонанси у дифузорі. Однак, слід сказати, що динамік цей для цілей мого експерименту не був дуже вдалим - він мав майже граничну для своєї конструкції якість. Для порівняння наведу аналогічну пару ачх для іншого зразка – гірше.
Тут весь чудодійний вплив доопрацювання в наявності! Однак в основу статті я беру не цей динамік тому, що в цьому випадку це всі дані, які я отримав, а на описаний вище динамік я зібрав більше інформації.
Тепер хочу навести перехідні характеристики динаміка. Вони як і для корпусу - у вигляді сонограм, на мій погляд, так наочно.
Виразно видно, що вихідний динамік має затримані резонанси в районі 5 і 10 кГц, що доходять за тривалістю до 1.3мс. Після доопрацювання вони по-перше, коротшають в 1.5 рази, а по-друге, розсипаються на безліч дрібніших як за інтенсивністю, так і за тривалістю. Понад 10кГц їх взагалі немає – зникли. У цілому нині імпульсна характеристика покращилася набагато помітніше ніж ачх. На підставі цього експерименту, а також кількох попередніх, я дійшов висновку, що лакове покриття в основному впливає на роботу динаміка в самому високочастотному діапазоні, а різні звукопоглинаючі матеріали працюють на середньочастотному діапазоні. Демпфування корпусу, мабуть , не мало істотного впливу на результат.