Меню

Как измерить передаточную функцию



Передаточная функция: как измерить?

Опытные установщики прекрасно знают, что звучание сабвуферного динамика во многом зависит от параметров корпуса, в котором он работает. Как правило, нужные характеристики (параметры Тиэля-Смолла) указываются в сопроводительных документах басовой головки, а существующие в настоящее время различные компьютерные программы позволяют смоделировать короб теоретически оптимального типа и объема. Для практического же воплощения задуманного следует учитывать еще один фактор, а именно передаточную функцию салона конкретного автомобиля.

1) Необходимые инструменты: тестовый сабвуфер, анализатор спектра, усилитель, рулетка, цифровой вольтметр и т.д.

2) Тестовый сабвуфер установлен в грузовом отсеке, а микрофон — у подголовника водителя,

3) Расстояние от динамика до микрофона следует тщательно измерить,

Для начала немного вводной информации. Компьютерный софт, конечно, порядком облегчает работу инсталляторам, но не до такой степени, чтобы целиком и полностью на него полагаться. В принципе различные программы для расчета сабвуферных корпусов, появившиеся в последнее время, довольно точно прогнозируют частотную характеристику басового динамика. Однако полученная с помощью электронного разума кривая АЧХ относится к открытому пространству, а не к салону автомобиля, где, собственно, сабвуферу и предстоит работать. В то же время НЧ-динамик, «одетый» в корпус того или иного типа в фольксвагенском «жуке», звучит совсем не так, как будучи расположенным в центральном круге футбольного поля. Больше того. Один и тот же сабвуфер играет по разному в разных машинах. К примеру, саб, имеющий отменную частоту в огромном Ford Explorer, в багажнике среднеразмерного Nissan Primera будет работать из рук вон плохо. Те, кто уже набил руку в сабвуферостроении или хоть раз пытался по желанию заказчика (а то и ради эксперимента) не мудрствуя лукаво перенести корпусированный низкочастотный динамик из одного автомобиля в другой, об этом прекрасно осведомлены.

Почему так происходит? Здесь тоже особых секретов нет: небольшие замкнутые пространства воздействуют на распространение звуковых волн. И чем меньше пространство, тем больше воздействие, которое главным образом сводится к подъему в области низких частот, который отнюдь не всегда благотворно сказывается на звучании всего аудиокомплекса. Вот поэтому-то и приходится учитывать передаточную функцию каждого конкретного салона транспортного средства. Тем более что большая часть клиентов установочных центров почему-то в первую очередь требуют «хороших басов», не всегда, правда, до конца понимая, что стоит за словом «хороших».

Итак, передаточная функция — это тот эффект, который оказывают на частотную характеристику акустические условия салона автомобиля. Поскольку сабвуферы практически всегда играют до 200 Гц (а в данном материале мы разбираем только проблемы, возникающие с басовой составляющей частотного спектра), то все, что выше, нас не интересует. Какой-либо универсальной формулы для вычисления передаточной функции, естественно, не существует, и каждый конкретный случай приходится разбирать эмпирическим путем.

Что для этого нужно? В порядке перечисления: анализатор спектра (RTA); микрофон; цифровой вольтметр; тестовый диск с записанными на нем фрагментами розового шума; усилитель мощности; тестовый сабвуфер в закрытом корпусе; рулетка; бумага; карандаш. Вычисление передаточной функции салона сводится к трем операциям: 1). Измерения частотной характеристики сабвуфера внутри транспортного средства; 2). Измерения частотной характеристики сабвуфера в открытом пространстве при том же уровне сигнала и на таком же расстоянии от микрофона, что и в первом случае; 3). Вычитание частотной характеристики, полученной в открытом пространстве из частотной характеристики, полученной внутри транспортного средства.

Последняя кривая и будет передаточной функцией конкретного автомобиля. Она затем может быть соотнесена с АЧХ инсталлируемого НЧ-динамика, чтобы с достаточной точностью предсказать его «поведение», внести необходимые изменения в конструируемый корпус еще до начала его строительства и в результате «отрегулировать» амплитудно-частотную характеристику в нужную сторону. Естественно, надо учитывать, что многое зависит от позиции сабвуфера в машине. Поэтому не лишним будет получить графики передаточной функции для нескольких положений саба, заодно определив оптимальное место для его установки.

4) Вся информация на экране измерительного комплекса,

5) С полюсов динамика снимается напряжение,

6) При «наружных» измерениях микрофон располагается строго по оси диффузора.

Для проведения первого измерения тестовый сабвуфер должен быть водружен на выбранную для монтажа реального ящика с реальным динамиком позицию в автомобиле. В нашем варианте саб (с позволения клиента одного из московских установочных центров) был размещен с правой стороны грузового отсека Mitsubishi Eclipse 1995 года выпуска. Во избежание никому не нужных расхождений и ошибок в конечных результатах надо быть абсолютно уверенным в идентичности заданных параметров. То есть расстояние от динамика до микрофона (он по общепризнанным нормам IASCA устанавливается в районе подголовника водительского кресла), а также уровень сигнала (как правило, на частоте 25 Гц он должен превышать на 10 дБ уровень шума в салоне), подаваемый на динамик, при обоих («внутренних» и «наружных») измерениях должны быть одинаковыми. Поэтому выбранные при первом («внутреннем») замере величины при втором менять уже будет нельзя.

Читайте также:  Опиши астрономический способ измерения скорости света

После того, как необходимая информация появилась на экране измерительного комплекса, с помощью цифрового вольтметра снимаются показатели напряжения на полюсах динамика. Дальше лучше быть поосторожней и не трогать регулятор усиления, контроллеры входной и выходной чувствительности на анализаторе спектра и любые другие регуляторы, которые могут повлиять на уровень сигнала, подаваемого на динамик или же на изменяемые параметры RTA.

Завершающий этап — распечатка информации. Анализаторы типа AudioControl SA-3050A или LinearX pcRTA позволяют получать данные в виде таблицы, что довольно удобно для последующих вычислений. Если же анализатор не подключен к принтеру, то приходится от руки записывать уровень сигнала на частотах, которые фигурируют на дисплее (20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 и 200 Гц). Шаблон таблицы можно раздобыть, к примеру, на интернет-сайте www.jbl.com.

Вторая стадия, как мы уже сказали, сводится к измерениям вне транспортного средства. В идеале их рекомендуется проводить при минимальном окружающем шуме, при этом звуковые волны, создаваемые тестовым сабвуфером, не должны «натыкаться» на какие-либо отражающие поверхности. Поскольку идеальных условий так называемой безэховой камеры добиться редко когда удается, за удобоваримый вариант можно принять измерения в тихом помещении, в котором минимальное расстояние от динамика до ближайшей стены равно не менее 10 метров. В противном случае возможны погрешности на самых нижних басовых частотах.

Тестовый сабвуфер с излучающей поверхностью, обращенной к микрофону, помещается на подставку (стол) высотой не менее одного метра от пола. В свою очередь микрофон располагается строго по центральной оси диффузора динамика на том же расстоянии, что и при внутрисалонных измерениях. После этого при помощи все того же RTA снимается частотная характеристика, а затем — показания с вольтметра. Если напряжение на полюсах динамика не соответствует значению, которое фигурировало при предыдущем замере, то вам потребуется отрегулировать усиление или громкость на головном устройстве, чтобы привести уровень выходного сигнала в соответствие с ранее заданными параметрами (но только в этом случае). После чего измерения проводятся еще раз. Дальше — все как на предыдущей стадии: распечатка или запись полученных значений в таблицу.

Теперь, когда у вас есть две частотные характеристики тестового сабвуфера, можно приступать к вычислению передаточной функции, которое сводится к вычитанию второго набора уровней SPL на соответствующих частотах из первого. Результаты заносятся в таблицу и точками помечаются на графике. Соединение точек дает нам кривую передаточной функции. Вот как это выгладит в нашем варианте.

Может возникнуть вопрос: что с этой передаточной функцией делать дальше и ради чего пускаться во все тяжкие? Все очень просто. Зная, как особенности салона воздействуют на работу сабвуфера, проще выбрать оптимальный тип акустического оформления НЧ-головки и получить требуемую амплитудно-частотную характеристику басового агрегата. К примеру, если вам нужна плоская АЧХ или кривая с «горбиком» от 40 до 50 Гц (как в нашем случае), то ее (кривую) можно отобразить на том же графике. Значения SPL для каждой «пограничной» частоты из идеального графика заносятся в отдельную колонку («желаемая АЧХ») таблицы, а затем из них вычитаются значения передаточной функции. Результаты записываются в колонку «АЧХ сабвуфера» и уже по ним выстраивается «идеальная» кривая, то есть та, что учитывает влияние передаточной функции салона на воспроизведение баса.

ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ САЛОНА

Источник

Как измерить передаточную функцию

Опытные установщики прекрасно знают, что звучание сабвуферного динамика во многом зависит от параметров корпуса, в котором он работает. Как правило, нужные характеристики (параметры Тиэля-Смолла) указываются в сопроводительных документах басовой головки, а существующие в настоящее время различные компьютерные программы позволяют смоделировать короб теоретически оптимального типа и объема. Для практического же воплощения задуманного следует учитывать еще один фактор, а именно передаточную функцию салона конкретного автомобиля.

Читайте также:  Физические единицы как объект измерения виды физических величин

А. КРАСНЕР

1) Необходимые инструменты: тестовый сабвуфер, анализатор спектра, усилитель, рулетка, цифровой вольтметр и т.д.

2) Тестовый сабвуфер установлен в грузовом отсеке, а микрофон — у подголовника водителя,

3) Расстояние от динамика до микрофона следует тщательно измерить,

Д ля начала немного вводной информации. Компьютерный софт, конечно, порядком облегчает работу инсталляторам, но не до такой степени, чтобы целиком и полностью на него полагаться. В принципе различные программы для расчета сабвуферных корпусов, появившиеся в последнее время, довольно точно прогнозируют частотную характеристику басового динамика. Однако полученная с помощью электронного разума кривая АЧХ относится к открытому пространству, а не к салону автомобиля, где, собственно, сабвуферу и предстоит работать. В то же время НЧ-динамик, «одетый» в корпус того или иного типа в фольксвагенском «жуке», звучит совсем не так, как будучи расположенным в центральном круге футбольного поля. Больше того. Один и тот же сабвуфер играет по разному в разных машинах. К примеру, саб, имеющий отменную частоту в огромном Ford Explorer, в багажнике среднеразмерного Nissan Primera будет работать из рук вон плохо. Те, кто уже набил руку в сабвуферостроении или хоть раз пытался по желанию заказчика (а то и ради эксперимента) не мудрствуя лукаво перенести корпусированный низкочастотный динамик из одного автомобиля в другой, об этом прекрасно осведомлены.

Почему так происходит? Здесь тоже особых секретов нет: небольшие замкнутые пространства воздействуют на распространение звуковых волн. И чем меньше пространство, тем больше воздействие, которое главным образом сводится к подъему в области низких частот, который отнюдь не всегда благотворно сказывается на звучании всего аудиокомплекса. Вот поэтому-то и приходится учитывать передаточную функцию каждого конкретного салона транспортного средства. Тем более что большая часть клиентов установочных центров почему-то в первую очередь требуют «хороших басов», не всегда, правда, до конца понимая, что стоит за словом «хороших».

Итак, передаточная функция — это тот эффект, который оказывают на частотную характеристику акустические условия салона автомобиля. Поскольку сабвуферы практически всегда играют до 200 Гц (а в данном материале мы разбираем только проблемы, возникающие с басовой составляющей частотного спектра), то все, что выше, нас не интересует. Какой-либо универсальной формулы для вычисления передаточной функции, естественно, не существует, и каждый конкретный случай приходится разбирать эмпирическим путем.

Что для этого нужно? В порядке перечисления: анализатор спектра (RTA); микрофон; цифровой вольтметр; тестовый диск с записанными на нем фрагментами розового шума; усилитель мощности; тестовый сабвуфер в закрытом корпусе; рулетка; бумага; карандаш. Вычисление передаточной функции салона сводится к трем операциям: 1). Измерения частотной характеристики сабвуфера внутри транспортного средства; 2). Измерения частотной характеристики сабвуфера в открытом пространстве при том же уровне сигнала и на таком же расстоянии от микрофона, что и в первом случае; 3). Вычитание частотной характеристики, полученной в открытом пространстве из частотной характеристики, полученной внутри транспортного средства.

Последняя кривая и будет передаточной функцией конкретного автомобиля. Она затем может быть соотнесена с АЧХ инсталлируемого НЧ-динамика, чтобы с достаточной точностью предсказать его «поведение», внести необходимые изменения в конструируемый корпус еще до начала его строительства и в результате «отрегулировать» амплитудно-частотную характеристику в нужную сторону. Естественно, надо учитывать, что многое зависит от позиции сабвуфера в машине. Поэтому не лишним будет получить графики передаточной функции для нескольких положений саба, заодно определив оптимальное место для его установки.

4) Вся информация на экране измерительного комплекса,

5) С полюсов динамика снимается напряжение,

6) При «наружных» измерениях микрофон располагается строго по оси диффузора.

Для проведения первого измерения тестовый сабвуфер должен быть водружен на выбранную для монтажа реального ящика с реальным динамиком позицию в автомобиле. В нашем варианте саб (с позволения клиента одного из московских установочных центров) был размещен с правой стороны грузового отсека Mitsubishi Eclipse 1995 года выпуска. Во избежание никому не нужных расхождений и ошибок в конечных результатах надо быть абсолютно уверенным в идентичности заданных параметров. То есть расстояние от динамика до микрофона (он по общепризнанным нормам IASCA устанавливается в районе подголовника водительского кресла), а также уровень сигнала (как правило, на частоте 25 Гц он должен превышать на 10 дБ уровень шума в салоне), подаваемый на динамик, при обоих («внутренних» и «наружных») измерениях должны быть одинаковыми. Поэтому выбранные при первом («внутреннем») замере величины при втором менять уже будет нельзя.

Читайте также:  Приложение для сноубордистов для измерения скорости

После того, как необходимая информация появилась на экране измерительного комплекса, с помощью цифрового вольтметра снимаются показатели напряжения на полюсах динамика. Дальше лучше быть поосторожней и не трогать регулятор усиления, контроллеры входной и выходной чувствительности на анализаторе спектра и любые другие регуляторы, которые могут повлиять на уровень сигнала, подаваемого на динамик или же на изменяемые параметры RTA.

Завершающий этап — распечатка информации. Анализаторы типа AudioControl SA-3050A или LinearX pcRTA позволяют получать данные в виде таблицы, что довольно удобно для последующих вычислений. Если же анализатор не подключен к принтеру, то приходится от руки записывать уровень сигнала на частотах, которые фигурируют на дисплее (20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 и 200 Гц). Шаблон таблицы можно раздобыть, к примеру, на интернет-сайте www.jbl.com.

Вторая стадия, как мы уже сказали, сводится к измерениям вне транспортного средства. В идеале их рекомендуется проводить при минимальном окружающем шуме, при этом звуковые волны, создаваемые тестовым сабвуфером, не должны «натыкаться» на какие-либо отражающие поверхности. Поскольку идеальных условий так называемой безэховой камеры добиться редко когда удается, за удобоваримый вариант можно принять измерения в тихом помещении, в котором минимальное расстояние от динамика до ближайшей стены равно не менее 10 метров. В противном случае возможны погрешности на самых нижних басовых частотах.

Тестовый сабвуфер с излучающей поверхностью, обращенной к микрофону, помещается на подставку (стол) высотой не менее одного метра от пола. В свою очередь микрофон располагается строго по центральной оси диффузора динамика на том же расстоянии, что и при внутрисалонных измерениях. После этого при помощи все того же RTA снимается частотная характеристика, а затем — показания с вольтметра. Если напряжение на полюсах динамика не соответствует значению, которое фигурировало при предыдущем замере, то вам потребуется отрегулировать усиление или громкость на головном устройстве, чтобы привести уровень выходного сигнала в соответствие с ранее заданными параметрами (но только в этом случае). После чего измерения проводятся еще раз. Дальше — все как на предыдущей стадии: распечатка или запись полученных значений в таблицу.

Теперь, когда у вас есть две частотные характеристики тестового сабвуфера, можно приступать к вычислению передаточной функции, которое сводится к вычитанию второго набора уровней SPL на соответствующих частотах из первого. Результаты заносятся в таблицу и точками помечаются на графике. Соединение точек дает нам кривую передаточной функции. Вот как это выгладит в нашем варианте.

Может возникнуть вопрос: что с этой передаточной функцией делать дальше и ради чего пускаться во все тяжкие? Все очень просто. Зная, как особенности салона воздействуют на работу сабвуфера, проще выбрать оптимальный тип акустического оформления НЧ-головки и получить требуемую амплитудно-частотную характеристику басового агрегата. К примеру, если вам нужна плоская АЧХ или кривая с «горбиком» от 40 до 50 Гц (как в нашем случае), то ее (кривую) можно отобразить на том же графике. Значения SPL для каждой «пограничной» частоты из идеального графика заносятся в отдельную колонку («желаемая АЧХ») таблицы, а затем из них вычитаются значения передаточной функции. Результаты записываются в колонку «АЧХ сабвуфера» и уже по ним выстраивается «идеальная» кривая, то есть та, что учитывает влияние передаточной функции салона на воспроизведение баса.

ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ САЛОНА

Частота SPL — SPL = передаточная
(в салоне)(вне салона) функция АЧХ — (передаточная = АЧХ
(желаемая) функция) сабвуфера 20 Гц 87.3дЬ 63.8дЬ 23.5дЬ -6.0дЬ 23.5дЬ -29.5дЬ 25Гц 85.3дЬ 64.9дЬ 20.4дЬ 3.0дЬ 20.4дЬ -17.4дЬ 31.5Гц 86.5дЬ 68.9дЬ 17.6дЬ 6.0дЬ 17.6дЬ -11.6дЬ 40Гц 88.8дЬ 71.3дЬ 17.5дЬ 9.0дЬ 17.5дЬ -8.5дЬ 50Гц 90.4дЬ 73.0дЬ 17.3дЬ 6.0дЬ 17.3дЬ -11.3дЬ 63Гц 88.9дЬ 78.3дЬ 10.6дЬ 6.0дЬ 10.6дЬ -4.6дЬ 80Гц 92.7дЬ 76.3дЬ 16.5дЬ 3.0дЬ 16.5дЬ -13.5дЬ 100Гц 92.8дЬ 80.7дЬ 12.2дЬ 0.0 дЬ 12.2дЬ -12.2дЬ 125Гц 82.7дЬ 80.6дЬ 2.1дЬ 0.0 дЬ 2.1дЬ -2.1дЬ 160Гц 78.5дЬ 80.7дЬ -2.2дЬ 0.0 дЬ -2.2дЬ 2.2дЬ 200Гц 85.5дЬ 83.8дЬ 1.7дЬ 0.0 дЬ 1.7дЬ -1.7дЬ

Добавил: Павел (Admin)
Автор: А. КРАСНЕР

Источник