Резонатор и отверстие современного акустического фазоинвертора нередко выполняют слишком малыми, что становится причиной собственных призвуков. Редакция решила напомнить читателям о классическом варианте фазоинвертора, который ранее рассчитывали по формулам и номограммам так, чтобы площади отверстия резонатора и диффузора динамической головки НЧ были примерно равны. Эта статья Ю. Хабарова была опубликована в популярной рубрике в "Радио"  12 за 1958 г.

Осуществление высококачественного воспроизведения низших частот звукового диапазона представляет известные трудности, вследствие недостатков, присущих громкоговорителям в данном диапазоне частот. Главными из них являются увеличение коэффициента нелинейных искажений громкоговорителя на низших звуковых частотах, наличие резонансного пика подвижной системы и падение эффективности излучения с понижением частоты.

Если установить громкоговоритель на щите или в ящике больших размеров, то отдача громкоговорителя на низших частотах существенно увеличивается. Однако при работе на большом щите громкоговоритель имеет резко выраженный собственный резонанс подвижной системы и довольно большие нелинейные искажения.

Большая величина нелинейных искажений громкоговорителя на низших частотах обусловлена, как известно, тем, что при одинаковой мощности, подводимой к громкоговорителю, с уменьшением частоты увеличивается амплитуда колебаний подвижной системы. Так как податливость гофров ограничена, то тем самым кладется предел увеличению амплитуды колебаний — возникают нелинейные искажения.

Отрицательная роль собственного резонанса подвижной системы неоднократно рассматривалась в литературе.

 

Улучшить работу громкоговорителя на низших частотах можно с помощью акустического фазоинвертора.

Рассмотрим в общих чертах принцип действия фазоинвертора. Громкоговоритель устанавливается в ящике, наглухо закрытом со всех сторон. Ящик имеет отверстие для установки громкоговорителя и дополнительное отверстие, которым заканчивается отрезок трубы, как это показано на рисунке.

Упругость воздуха в объеме ящика и масса воздуха в трубе образуют колебательную систему, имеющую свой собственный механический резонанс на частоте f0. Эта колебательная система при работе громкоговорителя нагружает подвижную систему.

В таком устройстве излучение из отверстия трубы совпадает по фазе с излучением передней стороны диффузора на частоте выше f0.

Обычно частоту f0 выбирают так, чтобы она совпадала с частотой механического резонанса подвижной системы громкоговорителя.

Фазоинвертор понижает нелинейные искажения на низших частотах и сглаживает резонансный пик громкоговорителя. Кроме того, увеличивается эффективность излучения низших частот звукового диапазона.

Частота настройки фазоинвертора зависит от объема ящика, площади отверстия (трубы) S и длины трубы L.

В акустике имеется выражение, позволяющее рассчитать объем ящика, когда известны все остальные величины:


 

В этом выражении с — скорость звука, а ?0 — угловая частота равная 2?f0.

Для практических расчетов удобнее формула:

 

здесь все размеры выражены в сантиметрах, а также учтен объем, занимаемый трубой. Рассчитанный таким образом объем ящика следует увеличить на величину объема, занимаемого громкоговорителем и поглощающим покрытием.

Ящик для фазоинвертора не обязательно должен быть прямоугольной формы, он может быть выполнен также в виде трехгранной призмы для угловой конструкции или сделан какой-либо другой подходящей формы. Не следует, однако, делать его слишком высоким по сравнению с поперечными размерами.

Площадь отверстия трубы берется равной площади излучающего раскрыва диффузора, которую можно определить как площадь круга, проведенного по середине ширины гофров.

В фазоинверторе можно устанавливать два громкоговорителя, если их параметры мало различаются между собой.

Применение двух громкоговорителей позволит получить более равномерную частотную характеристику. Кроме того, повышается коэффициент полезного действия системы, так как подводимая к громкоговорителям мощность увеличивается в два раза, в то время как излучаемая мощность возрастает почти в четыре раза, если громкоговорители установлены достаточно близко друг от друга.

Когда применяются два громкоговорителя, площадь отверстия трубы берется равной . сумме площадей излучающих раскрывов обоих громкоговорителей.

Фазоинвертор в этом случае рассчитывается на частоту, равную корню квадратному из произведения резонансных частот громкоговорителей.

Ящик для фазоинвертора должен быть сделан из прочной древесины или фанеры толщиной 15—20 мм, иначе качество воспроизведения ухудшится.

Для того чтобы не было паразитных резонансов внутри ящика в области средних звуковых частот, необходимо покрыть боковые и заднюю стенки ящика, а также верхнюю и нижнюю стенки слоем поглощающего материала (войлока, стекловолокна и т. д.) толщиной 20—40 мм. Годится также губчатая резина толщиной 10— 15 мм, не имеющая сплошной пленки на поверхности, обращенной внутрь ящика. Однако результат будет несколько хуже, чем в случае применения войлока.

В заключение необходимо отметить, что не следует располагать внутри ящика фазоинвертора аппаратуру (приемники, усилители), так как, во-первых, в замкнутом объеме будут плохие условия охлаждения аппаратуры и, во-вторых, придется дополнительно увеличивать объем ящика.