Доработка динамических головок и измерение их частотных характеристик

Рейтинг: 0 / 5

Подробности: Категория: Акустические системы; Опубликовано: 20.03.2017 10:22; Просмотров: 4292

Понравилась статья - поделись с друзьями

В. МАРЧЕНКО, г. Умань Черкасской обл., Украина
Первые опыты автора с вклейкой маленького рупора в диффузор динамической головки показали, что здесь без хорошей аппаратуры для акустических измерений не обойтись. Поэтому, изготовив самостоятельно измерительный микрофон, с помощью компьютерной программы RightMark он смог подобрать оптимальный размер рупора и оценить расширение полосы воспроизводимых частот для другой распространённой головки — 10ГД-34 (25ГДН-1Л).

Подобная доработка может быть интересна аудиофилам, которые предпочитают широкополосные динамические головки, отличающиеся слитным звучанием.
В статье о доработке динамической головки 15ГД-11А [1] изложена методика расширения полосы АЧХ (и улучшения переходной характеристики) головок СЧ в АС семейства S-90 вклейкой небольшого рупора. Подобные динамические головки имеют и другие акустические системы: 6АС-2, 6АС-9, 10АС-9, 6МАС-4, S-30 и их модификации 50АС-022, S-70 и т. п. Головки перечисленных АС, работающие в среднечастотном диапазоне, мало отличаются от 15ГД-11А по конструкции. Поэтому описанная ранее доработка головки динамической 15ГД-11А вполне приемлема и для других головок, имеющих диаметр звуковой катушки, близкий к 25 мм.
Из практики доработки громкоговорителей стало очевидным, что применение микрофона МКЭ-3 для измерения АЧХ звукового давления мало пригодно: его конструктивные особенности, рабочая полоса частот и существенная неравномерность частотной характеристики не обеспечивают необходимой погрешности измерений. Поэтому было решено изготовить специальный измерительный микрофон (фото на рис. 1), который, как оказалось, несложно изготовить самостоятельно [2].

Он состоит из микрофонного капсюля Panasonic WM-61A диаметром 6 мм, помещённого в трубку длиной 20 см (рис. 1,б). В этом недорогом, но с достаточно равномерной чувствительностью в широкой полосе частот микрофонном капсюле встроен истоковый повторитель, выход которого подключён к микрофонному усилителю на ОУ ОРА2134 [3]. Общая схема измерительного микрофона показана на рис. 2, а чертёж печатной платы и расположение элементов — на рис. 3.

Питание усилителя — от батареи гальванических элементов напряжением 9 В (можно использовать и аккумуляторную батарею). Печатная плата размерами 55x20 мм, батарея питания и другие компоненты помещены в металлический корпус для экранирования от наводок.
Рабочий режим микрофонного усилителя и истокового повторителя в капсюле определяется напряжением на светодиоде около 2 В.
Испытания показали, что такая конструкция имеет широкую полосу рабочих частот, достаточно ровную АЧХ, очень высокую чувствительность по сравнению с микрофоном МКЭ-3. Замеры можно производить на расстоянии до 3...4 м, а это важно при тестировании не только одной головки, но и всей акустической системы в помещении или салоне автомобиля.
Подключать выход измерительного микрофона рекомендуется к линейному входу звуковой карты, используя экранированный кабель с двумя жилами, причём экран кабеля подсоединяют к общему проводу со стороны звуковой карты — это сказывается на точности измерений. Подключение измерительного микрофона к микрофонному входу компьютера не рекомендуется, так как тогда необходима тщательная регулировка уровня в настройках компьютера (во избежание перегрузок, что негативно отразится на качестве измерения). В таком крайнем случае можно снизить усиление второго каскада (на DA1.2) на порядок уменьшением сопротивления резистора R5 до 5...10 кОм.
Теперь измерения АЧХ звукового давления после каждого срезания рупора дорабатываемой головки производим с помощью измерительного микрофона, размещённого на одной оси с головкой на расстоянии 30...40 см, используя, например, компьютерную программу RightMark Audio Analyzer 6.2.3 и усилитель мощности, достаточной для возбуждения головки. Перед измерениями необходимо проверить линейность АЧХ как усилителя, так и звуковой карты компьютера. С целью устранения негативного влияния акустического короткого замыкания на результаты измерений головку можно поместить в бокс с открытой задней стенкой, причём желательно заподлицо с передней плоскостью. Стенки измерительного бокса, кроме передней, изнутри и снаружи полезно покрыть звукопоглощающим материалом. Микрофон и усилитель подключают к звуковой карте компьютера — к линейным входу и выходу соответственно, а динамическую головку — к усилителю. В качестве примера приведём пример доработки широко распространённой динамической головки 25ГДН-1Л. Для начала измерим АЧХ звукового давления недоработанной головки. Действительно, на характеристике наблюдается резкий спад выше частоты 4,5 кГц (рис. 4, кривая зелёного цвета).

Дорабатываем описанным в [1] способом динамическую головку 10ГД-34 (25ГДН-1), этап подрезки рупора показан на рис. 5, и получаем её итоговую (после нескольких итераций в подрезке) АЧХ звукового давления, показанную на рис. 4 (светлая линия).
Результат оказался весьма заметным. Верхняя граница воспроизводимых частот доработанной головки увеличилась до 10 кГц (!), при высоте стенки рупора (от пылезащитного элемента до края обрезки) около 7 мм (рис. 5,б). На рис. 4 отражено наглядное сравнение частотных характеристик звукового давления двух испытуемых головок.
Головка 10ГД-34, хотя и является низкочастотной, но нередко она находила применение в большинстве АС в качестве НЧ—СЧ излучателя. Показанная доработка позволила существенно расширить область её применения. При её небольших габаритах и сравнительно большой мощности эта головка с успехом может использоваться как в полочных или компьютерных, так и в автомобильных АС.
И в заключение следует отметить, что использование измерительного микрофона представленной здесь конструкции дало возможность более точно настроить и ранее описанную в [1] динамическую головку 15ГД-11А (20ГДС-1-8). Удалось выровнять неравномерности АЧХ звукового давления в области от 7 до 10 кГц (рис. 5, с. 13 [1]), тем самым ещё больше расширив верхнюю границу воспроизводимых частот (рис. 6).

При этом конечная высота стенки рупора оказалась в пределах 6...7 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Марченко В. Доработка динамической головки 15ГД-11А. — Радио, 2013, № 7, с. 12, 13.
2. Измерительный микрофон своими руками. — <www.diyprojects.ru/2013/04/blog-post.html>
3. Микрофонный усилитель. — <http://cxo.lv/solder/micamp/111-micampOl >.
Радио №2/2014