Как улучшить звучание динамика

Улучшение динамических головок

Важнейшей частью динамической головки громкоговорителя является, как известно, диффузор. Он определяет такие ее параметры, как диапазон воспроизводимых частот, неравномерность АЧХ, коэффициенты нелинейных, интермодуляционных и так называемых параметрических искажений. Эти искажения обусловлены возникновением в излучаемом звуке составляющих, частоты которых в целое число раз меньше частоты сигнала (субгармонические колебания). От его свойств зависит и тембровая окраска воспроизводимого сигнала. В то же время диффузоры массовых головок громкоговорителей, изготавливаемые из целлюлозной массы вместе с верхним подвесом и воротником (плоская часть, приклеиваемая к диффузородержателю), считаются наиболее простыми и самыми недорогими элементами головок, требующими в производстве наименьших трудозатрат. Такой подход приводит к тому, что диффузоры зачастую оказываются неспособными выполнять свои функции на уровне требований, предъявляемых в настоящее время к акустической аппаратуре. Таким образом, проблема улучшения этого элемента головок сейчас весьма актуальна.

Прежде чем предложить радиолюбителям способ улучшения диффузоров, рассмотрим вкратце особенности их работы. На низших частотах диффузор ведет себя как колеблющийся поршень. АЧХ головки с оптимально сконструированным диффузором имеет в этой области гладкую форму. На средних частотах скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке превышает скорость распространения механического возбуждения в материале диффузора. Последний уже нельзя рассматривать как колеблющийся поршень, поскольку не все его участки колеблются в фазе с подводимым к катушке сигналом. Однако затухание колебаний в материале диффузора на этих частотах еще недостаточно велико и, достигая диффузородержателя, они отражаются от него и распространяются в обратном направлении. Из-за взаимодействия прямых и отраженных колебаний на диффузоре образуются участки с интенсивным противофазным излучением — стоячие волны (такой режим возбуждения называется парциальным). В результате на АЧХ головки возникают значительные нерегулярности (пики и провалы), размах которых у плохо сконструированного диффузора достигает десятка децибел.

На высших частотах затухание механических колебаний в материале диффузора возрастает, и вследствие ослабления отраженной от диффузородержателя составляющей стоячие волны на диффузоре не образуются. Неравномерность АЧХ в этом участке диапазона определяется как свойствами материала диффузора, так и формой его образующей.

Нелинейные искажения головок на низших частотах (в области частоты основного резонанса) являются, как известно, следствием нелинейности подвеса диффузора и неравномерности магнитного поля на краях воздушного зазора, в котором перемещается звуковая катушка. На средних и высших частотах амплитуда смещения звуковой катушки очень мала (десятые доли миллиметра), и нелинейные искажения обусловлены здесь другими причинами. Одна из них — токи Фуко, возникающие в деталях магнитопровода (керне и верхнем фланце) во время работы головки, которые, в свою очередь, наводят ЭДС в звуковой катушке. Для борьбы с токами Фуко стремятся уменьшить электропроводность деталей магнитопровода, примыкающих к звуковой катушке.

Два других вида искажений, строго говоря, нельзя называть нелинейными, однако при существующей методике их измерения, когда учитывается лишь напряжение гармоник, они рассматриваются как нелинейные. Первый из них связан с возбуждением в материале диффузора так называемого “структурного призвука”. Он возникает из-за недостаточного демпфирования материала как отклик на поступающее от звуковой катушки механическое возбуждение и придает звучанию головки громкоговорителя характерную тембровую окраску. Второй вид искажений обусловлен образованием на поверхности диффузора участков, способных при наличии стоячих волн (природа их была рассмотрена выше) излучать сигналы на собственных частотах.

Приведенный анализ особенностей работы диффузора показывает, что для повышения качества звучания головок громкоговорителей необходимо стремиться к снижению интенсивности колебаний, отраженных от диффузородержателя. С этой целью диффузоры высококачественных головок выполняют обычно с подклеенным верхним подвесом, изготовленным из материала с большим показателем затухания механических колебаний. Такие головки, однако, более дороги и нетехнологичны в производстве. В то же время улучшить работу диффузора можно и без применения подклеенного подвеса.

Улучшение головок громкоговорителей Акустики Московского электротехнического института связи под руководством профессора М. А. Сапожкова была проведена работа по улучшению параметров массовых головок громкоговорителей, в результате которой был найден способ повышения демпфирующих свойств их диффузоров с помощью вибропоглощающих мастик и покрытий. Применительно к головкам они должны удовлетворять определенным требованиям: обладать хорошей агдезией к материалу диффузора, не изменять своих свойств (хотя бы при комнатной температуре) в течение времени, сравнимого с продолжительностью эксплуатации головки, и иметь консистенцию, при которой наносимый слой мастики не повышает частоту резонанса головки вследствие уменьшения гибкости подвеса диффузора.

Перечисленным требованиям в значительной мере удовлетворяет применяемая в строительстве незасыхающая консистентная мастика “Герлен” (ТУ400-1/413-78). Она представляет собой тестообразную массу, нанесенную слоем толщиной 4,5 и шириной 200 мм на парафинированную бумагу и защищенную с противоположной стороны синтетическим покрытием.

Перед работой мастику разводят в бензине до консистенции сметаны. Наносят ее в виде кольцевой полоски шириной 3…4 мм и толщиной от 0,5 (для головок мощностью до 4 Вт с легким тонким диффузором) до 1 мм (для более мощных излучателей) на часть верхнего гофрированного подвеса. У маломощных головок с подвесом, гофрированным в виде тангенциальных полосок, мастикой покрывают его периферийную (примыкающую к воротнику) половину. Сделать это можно. например, с помощью кисточки с тыльной стороны диффузора через окна диффузородержателя.

При доработке мощных головок с диффузором диаметром более 200 мм мастику можно и не растворять. В этом случае от ленты отрезают ножницами полоски указанной выше ширины и вклеивают их (удалив предварительно защитную бумагу) в первую (от звуковой катушки) впадину гофрированного подвеса. После нанесения жидкой мастики головку необходимо выдержать в проветриваемом помещении в течение часа, помня, конечно. о соблюдении правил пожарной безопасности.

Пропитанный мастикой участок верхнего подвеса значительно изменяет свои механические свойства (резко возрастают потери на вязкое трение), благодаря чему усиливается поглощение механических колебаний и улучшаются демпфирующие свойства диффузора. Механические колебания при этом поглощаются дважды; и в прямом направлении (при распространении к диффузородержателю), и в обратном (от диффузородержателя). В результате исключается возможность образования на диффузоре участков с интенсивным противофазным излучением. Следствием улучшения режима работы диффузора является не только уменьшение неравномерности АЧХ головки громкоговорителя, но и снижение искажений, обусловленных парциальным возбуждением.

Об эффективности предлагаемого способа улучшения динамических головок можно судить по АЧХ (рис. 1—6), записанных в заглушенной звукомерной камере (АЧХ исходных головок изображены штриховой линией, доработанных — сплошной; акустическое оформление во всех случаях — закрытый ящик, заполненный звукопоглощающим материалом).

Анализ приведенных характеристик показывает, что в результате доработки существенно улучшились АЧХ всех головок: снизилась их неравномерность, особенно на средних частотах рабочего диапазона, исчезли или уменьшились пики и провалы. Несколько особняком стоит головка 15ГД-10: после доработки, наряду с уменьшением неравномерности АЧХ на средних частотах, наблюдается ее увеличение на частотах 3…5 кГц. Объясняется это тем, что головка 15ГД-10 снабжена вклеенным в основной диффузор высокочастотным излучателем, колебания которого в указанной полосе частот взаимодействуют с колебаниями основного диффузора (оптимизированный применительно к недемпфированному диффузору, этот излучатель оказался не совсем подходящим для доработанного).

Помимо снятия АЧХ, у доработанных головок (ЗГД-42, 4ГД-53 и 1ГД-50) были измерены коэффициенты гармоник в диапазоне 250…10000 Гц. Практически на всех частотах нелинейные искажения значительно уменьшились.

Важным достоинством предлагаемого способа улучшения параметров головок является сохранение их чувствительности, в то время как применение подклеенного подвеса, снижая радиальную жесткость подвижной системы головки, вынуждает разработчиков увеличивать ширину рабочего зазора, вследствие чего эта характеристика ухудшается.

Следует подчеркнуть, что отмеченное выше улучшение АЧХ и снижение искажений достигнуты при доработке готовых головок с уже оптимизированными при разработке диффузорами. Если же покрывать мастикой диффузоры (вернее, их подвес) в процессе изготовления и только потом оптимизировать их параметры, то можно предположить, что результаты будут еще выше. В сочетании с дополнительным акустическим демпфированием среднечастотных головок [Л], предлагаемый способ доработки диффузоров позволяет значительно улучшить качество звучания громкоговорителей на базе недорогих массовых головок.

ЛИТЕРАТУРА: Попов П., Шоров В. Повышение качества звучания громкоговорителей.— Радио, 1983, № 6, с. 50—52.

В. ШОРОВ
РАДИО №4, 1986″

Что такое Герлен

Герлен – это ГЕРметизирующая ЛЕНта. Применяется для заделки межпанельных швов в панельных зданиях и в подобных местах, где нужна герметизация. Выпускается в виде “колбасы” диаметром около 5-6 см или в виде прямоугольных отрезков длиной около 30 см и собранных на манер пулеметной ленты. Запаковывается в полиэтилен, т.к. мастика ужасно липкая и единственная вещь на свете, к которой она не липнет – это вода. В просторечии зовется “липучкой”. Месторождения герлена находятся на стройках, например, там, где строят панельные жилые здания. Запасы герлена обычно довольно быстро иссякают. Помимо того, его просто могут закрывать в контейнер или на склад, поэтому следует хорошо присмотреться и подойти к рабочему, который этим делом (герметизацией) занимается, т.к. у сторожа не всегда есть ключи.

Следует брать герлен в “колбасе” – он чистый, т.к. герлен в “пулеметной ленте” выпускается с минеральным наполнителем, который для пропитки динамиков вовсе не нужен. Можно отличить по цвету – чистый герлен имеет чуть(!) сероватый желто-белый цвет с легким кремовым (или кофейным?) оттенком и ужасно липучий. При нагреве липкие свойства увеличиваются и герлен становится более пластичным, а при сильном нагреве – текучим, однако течет как бы нехотя. Герлен с наполнителем заметно более темный и даже имеет коричневый цвет, не так липок и хорошо заметна “крупитчатая” структура. Также бывает и белый герлен с белым наполнителем – его опять же выдает “крупитчатая” структура и несколько пониженная липучесть. Чистый герлен абсолютно однороден и похож на какую-то конфетную массу или пастилу.

В бензине мастика растворяется сравнительно медленно, поэтому ее в бензин следует бросать мелкими кусочками, банку с этим делом поставить в теплое место и регулярно помешивать. Бензин можно применить авиационный или для зажигалок, но без всяких добавок вроде тетраэтилсвинца, чтобы не пришлось коими в дальнейшем дышать.
Кстати, аппарат, которым герлен запихивают в щели, выглядит как какой-то пулемет, или, точнее, огнемет с широким дулом, сверху посередине находится отверстие, в которое заправляют ленту (или “колбасу”) и работает по принципу электромясорубки. Остатки ленты находятся на руках у рабочего. Ножами весь полиэтилен оболочки вместе с содержимым рубится в мелкие кусочки, перемешивается, масса под механическим воздействием нагревается и выходит через дуло максимально готовая к употреблению. Рабочий с этим аппаратом, особенно после затяжного запоя и не опохмелившись, выглядит и впрямь, как пулеметчик из DOOM1&2 и к такому рабочему без бутылки подходить опасно. 😉

***

Найти сейчас практически нереально. Строители порой слово –герлен не слышали, сам интересовался. Но не исключено что некоторые из них все-таки с этой ГЕРметизирующей ЛЕНтой сталкивались в работе в те далекие времена, но порой не знали, что за материал и что его так называют… Идеально подходит для пропитки бумажных гофров динамиков. Сам являюсь обладателем небольшого к-ва герлена. Пропитал некоторое к-во пар динамиков, результатом остался доволен. Некоторые работают более 5-ти лет. Свойства материал не потерял. В общем рекомендую. Методика пропитки неоднократно описана в журналах Радио 80г.г. Герленом пропитывается только гофр динамика и только если он бумажный или, в крайнем случае из материи, не в коем случае не сам диффузор в отличие от хитиновой пропитки Воробьева, которой пропитывается сам диффузор для увеличения его механической прочности. Не вдаваясь в подробности – пропитка гофров герленом позволяет сделать гофр более эластичным, не снижая его прочности. Что позволит снизить резонансную частоту динамика и сделать не плохую развязку с-мы диффузор+корзина, что будет препятствовать распространению волн с диффузора на корзину динамика…

***
N.B.
Скорее всего бежевая масса, которая шла в брикетах 100х60х30мм не имеет никакого отношения к герлену. Это так называемое пушечное сало, применяемое в то время в автопромышленности и автолюбителями для антикоррозийной обработки скрытых полостей кузова автомобиля на ровне с популярным на то время МОВИЛЬем. К стати, идеально подходит для нанесения на поверхность колесных арок перед установкой пластиковых подкрыльников. Менее склонна к вымыванию по сравнению с жидкими антикоррозийными материалами. Сам пользовался для обработки кузова своего первого автомобиля под гордым названием Жигули.
Хорошо растворяется в бензине, керосине, уайтспирите и др. растворителях. В застывшем виде масса твердая, бежевого цвета, раньше выпускалась в брикетах. Даже сейчас ее можно купить на авторынках.
Эффект от обработки гофров данной массой, думаю что будут похож на эффект от обработки касторовым маслом или глицерином. Но последние категорически применять не стоит т.к. последние напрочь убивают гофр и бумага начинает разразится. Герлен более однородная и эластичная масса, не склонна к высыханию и потере своих качеств. Пушечное сало все-таки склонно к пересыханию и затвердеванию. Так что, думаю, вряд ли его стоит применять для пропитки гофров. Если все-таки есть желание попробовать, думаю сначала нужно попробовать на другом динамике, не на любимом конечно.

***
Зайдите в магазин стройматериалов и спросите герметизирующую ленту.Есть куча вариантов. Это и есть ГЕРЛЕН. Я использую SOUNDBAND ленту и для демпфирования корзин динамиков и для пропитки гофров. Растворяйте в бензине,уайт-спирите,нарезав мелкими кусочками. Кидайте в бутылочку вместе с металлической подложкой. Герлен растворится,мелкие кусочки металической подложки осядут на дно.

***
Всё правильно, Только несколько нюансов нужно упоминуть:
– растворять только в бензине “Калоша”, т.к. Уайт-спирит растворяет волокна бумаги,
– лучше в банку (прозрачную) на водяную баню, потом отстаивать сутки, использовать только верхнюю прозрачную медоподобную жидкость,
– покрывать только подвес – гофру, диффузор не в коем случаи, (на край можно)
– можно вместо это приобрести полиизобутилен (высокомолекулярный)

***
Мазать нужно понимая, что вы хотите от динамика. Может вам совсем не нужно мазать,а просто размягчить подвес,шайбу,что б понизить резонанс и увеличить подвижку диффузора (микродинамику) Смотря какой динамик у вас и что вы из него хотите сделать. Вот так сползает Fрез. после пропитки. И уменьшается добротность на частоте резонанса. Что положительно сказывается на общей АЧХ и нелинейных искажениях.

Интересные замечания по пропитке динамиков герленом с форума diyaudio.pp.ua

Вот какой герлен ( герметичную летну ) можно встретить сегодня