Механічне демпфування дифузорів (Жбанов В

У вітчизняній промисловості, що випускається, побутовій радіоапаратурі (телевізорах, приймачах, магнітофонах) найчастіше використовуються широкосмугові динамічні головки невеликої потужності, такі, як 2ГД-40, 3ГД-38 і т. п. Поряд з перевагами (невисока ціна, хороша віддача, широка смуга частот) ці головки мають суттєві недоліки: значна нерівномірність АЧХ випромінювання на середніх частотах; наявність сторонніх призвуків (у деяких гучномовців) під час відтворення синусоїдального сигналу в діапазоні 500 – 2000 Гц; значне розкидання параметрів між окремими екземплярами.

Всі перелічені недоліки викликані однією причиною - утворенням поверхонь, що резонують, на невеликих ділянках дифузора, гофра або коміра. Площі цих поверхонь можуть бути невеликі, але через високу добротність резонансного процесу, що виникає, вони випромінюють дуже інтенсивні акустичні хвилі. Резонансні частоти окремих ділянок дифузорів різні, що призводить до нерівномірності АЧХ випромінювання голівки та її діаграми спрямованості.

Вплив таких локальних резонансів настільки велике, що часто відтворення голівкою синусоїдального сигналу навіть порівняно невеликої потужності супроводжується помітними на слух сторонніми призвуками. При збільшенні потужності сигналу, що підводиться, до паспортної величини ймовірність виникнення сторонніх призвуків різко зростає. Ділянку дифузора, «винний» у появі сторонніх призвуків, можна виявити різкою зміною тембрового забарвлення звучання (посилення або зникнення призвука) при легкому дотику до його поверхні. За відсутності помітних на слух призвуків резонуючі ділянки можна локалізувати за допомогоюмікрофонного капсуля малих розмірів (наприклад, ДЕМШ), підключеного до осцилографа. Капсуль розташовують над різними ділянками дифузора з відривом 1…3 мм і спостерігають форму сигналу при підведенні до голівці прямокутних коливань частотою 50…100 Гц (рис. 1,а). Коли капсуль знаходиться над резонуючої поверхнею, спостережуваний на екрані осцилографа відгук виявляється промодулированним синусоїдальним сигналом, що повільно загасає (рис. 1, б). Якщо видалити капсуль від поверхні дифузора на відстань 20...30 см, то на екрані можна спостерігати сумарний відгук від поверхні дифузора, який, як правило, має складну форму (рис. 1, в).

Для усунення зазначених спотворень звучання були випробувані різні способи зміни механічних характеристик ділянок, що резонують. У ході цих робіт було встановлено, що підвищення жорсткості матеріалу резонуючих ділянок не дає стабільних результатів, неефективне та механічне демпфування дифузора та гофру рідкими в'язкими рідинами (гліцерин, рицинова олія).

Нанесення герлена на комір дифузора за наведеною методикою усуває резонанси коміра, але майже не впливає на локальні резонанси сегментів гофру та ділянок дифузора. Локальні резонанси гофру та дифузора пригнічуються просоченням «уражених» ділянок розчином герлену в бензині.

Автором відпрацьована та пропонується читачам наступна методика доопрацювання головок, що дозволяє отримати добрі та стабільні результати.

Насамперед необхідно приготувати розчини герлену в бензині двох консистенцій № 1 і № 2. Після опускання пензлика в розчин № 1 з неї повинні відриватися густі краплі. Розчин №2 - вдвічі розведений розчин № 1. Потім через вікна кошика за допомогою тонкого пензлика слід промазати зазор між коміром і кошикомрозчином №1. Коли розчин висохне, повторити операцію. Потім на тильну та зовнішню сторони дифузора та гофра потрібно нанести розчин № 2 так, щоб дифузор їм повністю просочився, але на його поверхні не було напливів. Після його висихання на гофр і частина дифузора, що примикає до нього, з обох боків наносять тонкий шар розчину № 1 шириною 2...3 см (краплю розчину «розтягують» по поверхні, як при фарбуванні). Параметри головки можна вимірювати лише наступного дня після доопрацювання.

За наведеною методикою були доопрацьовані головки 2ГД-40, ЗГД-42, ЗГД-Зв, 4ГД-53, 4ГД-8. У трьох перших типів головок значно зменшилася нерівномірність АЧХ випромінювання і діаграм спрямованості діапазоні 500 – 6000 Гц, але в їх перехідних характеристиках практично зникли паразитні викиди (рис. 1, р). У двох останніх ефект доробки виражений слабше (через підвищену товщину і жорсткість гофру та периферійних ділянок дифузора), але також дуже відчутний.

Вплив механічного демпфування дифузора на параметри головок було перевірено з прикладу доопрацювання 18 головок 2ГД-40 (ЗГДШ-2). Перед доопрацюванням у шести з них прослуховувалися сторонні призвуки під час подачі на них синусоїдального сигналу потужністю 1 Вт. Звук прослуховувався на одній чи двох дискретних частотах діапазоні 600 – 1500 Гц. Джерелами призвуків у п'яти випадках виявилися сегменти гофра, розташовані по великій осі дифузора, а в одному комір. Ще у чотирьох головок призвуки з'явилися при підведенні до них сигналу потужністю 3 Вт (джерело - комір). Усі голівки мали порізані АЧХ випромінювання та діаграми спрямованості, на їх перехідних характеристиках спостерігалися паразитні викиди (рис. 1, в).

Після доопрацювання головок їх АЧХ випромінювання стали гладкішими. На рис. 2 показана зона розкиду,яку уклалися АЧХ випромінювання всіх 18 головок (характеристики нормувалися щодо значень частоті 250 Гц).

При подачі на допрацьовані голівки синусоїдального сигналу потужністю 8 Вт в діапазоні частот вище 500 Гц сторонніх призвуків не було виявлено в жодної голівки, що свідчить про значне зниження нелінійних спотворень, що вносяться дифузором.

Завдяки високої повторюваності форми АЧХ випромінювання допрацьованих головок з'являється можливість подальшого її вирівнювання у всьому діапазоні відтворюваних частот за допомогою корекції АЧХ підсилювача. Принципова схема коректора з АЧХ, показаної на рис. 2 (крива 1), наведена на рис. 3.

При підключенні будь-якої з 18 допрацьованих головок до скоригованого підсилювача нерівномірність їх АЧХ випромінювання в діапазоні 150 – 12000 Гц не перевищувала ±3 дБ, але в частоті 18 кГц в деяких головок спостерігався спад трохи більше -6 дБ. Типова АЧХ випромінювання головки з коректором наведена на рис. 4, та її типова перехідна характеристика – рис. 1, буд.

АЧХ коректора має значний підйом на вищих частотах, проте це не призводить до помітного зменшення динамічного діапазону 'УМЗЧ, тому що амплітуда високочастотних складових у спектрі музичного сигналу невелика. У ряді випадків можна обмежитися корекцією АЧХ випромінювання головки до частоти 14 - 16 кГц, тоді підйом в АЧХ коректора на вищій робочій частоті значно нижче.

Описана вище доопрацювання впливає і інші параметри головок: підвищується на 5…10 % власна резонансна частота, знижується на 20… 40 % акустична добротність (при цьому повна добротність залишається практично незмінною), за рахунок незначного збільшення маси дифузора на 1…2 дБ знижується віддача, значнопідвищується механічна міцність дифузора та гофра.

Хочеться звернути увагу радіоаматорів на те, що зниження чутливості головки на 1…2 дБ еквівалентно зменшенню її ККД на 20…37 %.

Слід зазначити, що коректор покращує звучання головок, навіть недороблених головок. У всіх випадках помітно вирівнюються АЧХ випромінювання головок, а при порівняльному прослуховуванні експерти відзначають приємніше звучання головок з коректором (воно ставало «м'яким», «соковитим», «м'якше» в порівнянні з високочастотними головками відтворювалися найвищі звукові частоти).

Звучання допрацьованих головок помітно виграє при відтворенні сигналу підвищеної потужності, тому їх можна рекомендувати для використання в стаціонарній апаратурі, а також у двох смугових гучномовцях як середньочастотні та високочастотні випромінювачі.

Автор порівнював звучання гучномовця, в якому встановлені дві головки 2ГД-40 з розворотом у горизонтальній площині на 45°, та 2-х смугового гучномовця з головками 15ГД-11А та 10ГД-35. Всіми слухачами було відзначено, що якість звучання односмугового гучномовця не поступається 2-смуговому, а деякі навіть віддали перевагу односмуговому.

Метод поліпшення параметрів широкосмугових головок за допомогою механічного демпфування матеріалу дифузора дуже ефективний і стосовно високочастотних головок з паперовим дифузором (ЗГД-31, 2ГД-36 і 1ГД-3). Причому у головок ЗГД-31 і 2ГД-36 спочатку рекомендується замінити повсть смужками герлену. Після розбирання головки, на внутрішню поверхню гофру і прилеглу до нього частину дифузора шириною 1...1,5 см слід нанести два шари розчину № 1, а після її збирання аналогічно обробити і зовнішній бік дифузора. Уголовок 1ГД-3 розчин рекомендується наносити на зовнішній край дифузора шириною 3...4 мм.

Така доробка високочастотних головок згладила їх АЧХ випромінювання і перехідні характеристики при збереженні колишньої чутливості, дозволила значно зменшити акустичну добротність і нелінійні спотворення, що вносяться дифузором в нижній частині відтворюваного ними діапазону частот (два останні фактори дозволяють знизити вимоги до використовуваного фільтр спільно з високо.

На закінчення слід зазначити, що повністю реалізувати всі переваги, які дає механічне демпфування дифузора, гофра, коміра та центруючої шайби головки можна лише у заводських умовах. Адже завдяки значному підвищенню механічної міцності гофру та дифузора з'являється можливість робити їх більш тонкими, що дозволило б зберегти або навіть підвищити чутливість головок, знизити їхню резонансну частоту до 50…80 Гц, а оптимізацією просочення дифузорів згладити їх АЧХ випромінювання. Але реалізувати зазначені можливості можна лише на стадії проектування.

Автор роботи:В. Жбанів, м. Килимів, Володимирської обл.