Все о фронтальных рупорах

[Eugen Komissarov 0]

По габаритам и внешнему облику система напоминает пресловутый "Голос театра", но не повторяет его главную ущербность, заключающуюся в том, что через его 300 герцовый фронтальный рупор подаются частоты ниже частоты среза рупора , так как на него нагружен басовик, а это как известно порождает внутри рупора серию стоячих волн, образующихся ввиду отражения прямой излучаемой волны от окружающей среды обратно в рупор, так как на частотах ниже частоты среза активное сопротивление рупора равно нулю/ а именно оно определяет эффективность излучения рупора\, а реактиное - максимально.

 

Это не совсем так, вернее, совсем не так.

 

Во-первых, фронтальный рупор в "голосе театра" расчитан на 150Гц, а не на 300.

300-герцовый рупор имеет устье 40см в диаметре, в "голосе" дифузор такой

И главный недостаток его не мифических "СТОЯЧИХ ВОЛНАХ", их там нет и быть не может, стоячка возникает тогда, когда волна проходит между параллельными поверхностями, расстояние между которыми кратно длине волны. Никакой стоячки и переотражений на такой длине волны там нет в виду того, что длина волны больше габаритов рупора.

Так что ниже Fr рупор просто прозрачен и Не Эффективен.

В этом и недостаток. Ниже 150-200Гц АЧХ резко падает на 6-10Дб и ние поддерживается задним онкеном.

 

Простите, Борис Борисович, но теория у Вас очень сильно хромает.

[Barbaris 1]

Еugen Komissarov на п.416: Прежде чем с таким ликованием выступать , почитайте классиков теории рупоров, в частности , откройте книгу И.Г.Дрейзена"Курс электроакустики" Связьрадиоиздат,1938 год, глава Ш, параграф 8 , стр. 114-118. Я думаю , что после ознакомления с материалами классика, Вы в дальнейшем будете высказываться более аргументированно и менее фантазировать. Довожу также до Вашего сведения, что рупор начинает эффетивно работать с трехкратной частоты среза, на которую рассчитан рупор, а значит в случае Гололса Театра - с 450 герц. А назвал я цифру 300 герц по той причине, что уже, начиная с двукратной частоты среза начинает преобладать активное сопротивление рупора, которое и обеспечивает эффективность его излучения. Начиная с трехкратной частоты активное сопротивление рупора достигает максимального значение, которое далее по мере увеличения частоты остается неизменным. Так что стоячие волны в этом рупоре образуются и спасает положение только то, что рупор относительно короткий, да и к тому же он рассчитан на озвучку малых театральных залов, где эта стоячка не так заметна за счет внушительных обьемов этих залов по сравнению с бытовой обстановкой в стандартных квартирах аудиолюбителей. И не годится этот голос для домашнего прослушивания - слишком много изьянов в звучании. Однако многих манит бренд фирмы и вот, наконец Голос Театра дома, а потом начинаются разочарования и вынос тела. Кстати Онкена в нем нет или для Вас любой ФИ - это Онкен?

[Eugen Komissarov 0]

. Довожу также до Вашего сведения, что рупор начинает эффетивно работать с трехкратной частоты среза, на которую рассчитан рупор,

 

 

Ничего Подобного. На пол- октавы выше.

Вы что- то путаете, ей богу

40-ка герцовый рупор эффективен с 60-ти, 50-ти с 75-ти и тд.

[Barbaris 1]

Eugen Komissarov на п. 426: Даже не буду вступать в дискуссию, на данном этапе -это бессмысленно. Перечень литературы продолжать не буду , так как ее слишком много для получения базовых знаний.

[KAA 17]

На пол- октавы выше.

Верно для экспоненциального рупора бесконечной длины.

"Эффективность" - понятие условное, поэтому принято считать рупор эффективным с частоты, на которой активное сопротивление начинает превышать реактивное. Для упомянутого случая эта частота в точности равна критической частоте, помноженной на корень из двух - т.е. точно полоктавы. С коническим рупором ситуация сложнее - у него, как мы знаем, нет критической частоты. Также мы знаем, что на НЧ он малоэффективен. Гиперболический рупор в общем случае эффективнее возле граничной частоты, чем рупор Бесселя, катеноидальный эффективнее экспоненциального (являющегося, как мы опять же знаем, граничным между гиперболическими и Бесселевыми), и ни о каких трёх речь не идёт.

Для рупора же конечной длины, как мы опять-таки знаем, характеристики и активного, и реактивного сопротивления имеют колебательный характер, так что с эффективностью тут похитрее.

[Barbaris 1]

КАА на п.432: От частоты среза до корня кв. из 2 реактивное сопотивление превышает активное и здесь - разгул стоячих волн для конечного рупора, на частоте равной частоте среза, умноженной на корень из 2 эти величины равны друг другу, на двойной частоте среза рупора активное сопротивление значительно превышает реактивное, на трех частотах среза активное слпротивление почти достигает своего максимума, при четырех частотах среза - достигается максимальное значение, которое далее по частоте сохраняется . По этому вопросу смешно даже спорить - настолько он широко описан у классиков рупоростроения и теории рупоров. С уважением

[Eugen Komissarov 0]

Не читайте советских учебников по акустике. Про рупорные системы там таакая Муть.

 

Смешно и говорить а каком - то "активном" и "реактивном" сопротивлении.

Рупор это не Индуктипность.

 

Есть Акустический Импеданс.

В идеальном рупоре константен выше Fr+0,5Fr и его величина определяет максимальную эффективность рупора. Она реализуется тогда, когда выходной импеданс излучателя равен входному импедансу рупора. Если он больше, драйвер недодемпфирован, если меньше - "зажат" и не может преодолеть сопротивление рупора.

Ниже Fr+0,5Fr он падает 12Дб/октава.

Если рупор не полноволновый, то полного согасования не происходит и образуется "гребёнка" на кривой импеданса, которая тем меньше, чем ближе рупор к полноволновому.

 

Вот, тут, например, очень доступно для начинающих изложено:

http://www.quarter-wave.com/Horns/Horn_Physics.pdf

http://www.quarter-wave.com/Horns/Method_Derivation.pdf

http://www.quarter-wave.com/Horns/Mouth_Impedance.pdf

http://www.quarter-wave.com/Horns/Front_Horn.pdf

[KAA 17]

Фантастика какая-то ненаучная. Четверть века в тихие игры с акустикой играю - первый раз слышу термин "полноволновый рупор". Гребёнка на характеристике импеданса существует всегда (при условии, что потери достаточно малы), если рупор имеет конечную длину. При чём тут какой-то полноволновый?..

Все слова про импеданс имеют отношение только и исключительно к электрическим моделям механических систем вообще и акустомеханических в частности. Любая цепь порядка выше нулевого ВСЕГДА имеет активную и реактивную составляющую полного сопротивления ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ. Что до рупора - то процессы в нём описываются в любом случае на базе волнового уравнения, и посему формула сопротивления излучения и входного сопротивления рупора ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ даёт в общем случае комплексную величину. В Ваших ссылках я ничего другого не обнаружил, да и не мог. Понятие "модуль полного сопротивления" знает любой, державший в руках учебник ТОЭ. В дискуссиях же такого рода, когда собеседник пытается опровергнуть фундаментальные законы физики, я обычно не участвую: обсуждение системного бреда всерьёз, а не в порядке прикола, меня бесит и интереса никакого не представляет.

 

ЗЫ. Нифига я не понял, почему мой ответ Барбарису на классиков рупоростроения остался в той теме. Если уж делить темы, господа модеры, так работайте внимательно. Оно, конечно, типа-оффтоп резать да баллы раздавать куда легче и приятнее.

[Eugen Komissarov 0]

Фантастика какая-то ненаучная. Четверть века в тихие игры с акустикой играю - первый раз слышу термин "полноволновый рупор". Гребёнка на характеристике импеданса существует всегда (при условии, что потери достаточно малы), если рупор имеет конечную длину. При чём тут какой-то полноволновый?..

Все слова про импеданс имеют отношение только и исключительно к электрическим моделям механических систем вообще и акустомеханических в частности. Любая цепь порядка выше нулевого ВСЕГДА имеет активную и реактивную составляющую полного сопротивления ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ. Что до рупора - то процессы в нём описываются в любом случае на базе волнового уравнения, и посему формула сопротивления излучения и входного сопротивления рупора ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ даёт в общем случае комплексную величину. В Ваших ссылках я ничего другого не обнаружил, да и не мог. Понятие "модуль полного сопротивления" знает любой, державший в руках учебник ТОЭ. В дискуссиях же такого рода, когда собеседник пытается опровергнуть фундаментальные законы физики, я обычно не участвую: обсуждение системного бреда всерьёз, а не в порядке прикола, меня бесит и интереса никакого не представляет.

 

 

Полноволновой рупор - рупор, диаметр "рта" которого равен длине волны на Fr. Всё остальное, сказанное Вами суть жонглирование терминологиями. Не надо путать себя и других. Рупор характеризуется его Акустическим Импедансом, Собственно, он нас интересует. Значение И зависимость от формы раскрыва, длины рупора, площади "рта"

А то, что импеданс включает в себя активную и реактивную составляющую, я не Опровергал. Но применителльно к Рупору всегда используется Коплексная величина. Вы с Б.Б. первые на моей памяти, кто "раскладывает" импеданс рупора на активную и реактивную составляющие и с умным видом рассуждает о том, какая из них когда растет, а когда падает.

Често говоря, я уж было решил, что это вы так шутите.

Особенно про то, что рупор начинает работать на 4 октавы выше критической частоты.

[KAA 17]

Вы с Б.Б. первые на моей памяти, кто "раскладывает" импеданс рупора на активную и реактивную составляющие

 

рупор начинает работать на 4 октавы выше критической частоты.

Это говорит лишь о том, что Вы недостаточно компетентны в некоторых вопросах основ электроакустики. Но это поправимо, при желании, конечно.

 

Это не ко мне, простите. Я подобного сказать не мог.

[Eugen Komissarov 0]

Это говорит лишь о том, что Вы недостаточно компетентны в некоторых вопросах основ электроакустики. Но это поправимо, при желании, конечно.

 

Это не ко мне, простите. Я подобного сказать не мог.

 

Это говорит лишь о том, что мы учились по разным учебникам. "Сначала разберемся с терминологией" это называется, а потом будем шашками махать.

[KAA 17]

Пардон, вовсе не хотел Вас задеть. Ничего личного. Речь лишь о том, что основы физики сами по себе не зависят от того, по каким учебникам мы с Вами их изучали. А уж акустика - такая область, где просто таки квинтэссенция физических закономерностей изо всех щелей лезет - и в переносном, и в самом прямом смысле. Учебники, как и бабочки, бывают разные - тут Вы, без сомнения, правы. Но это не означает, что автор пособия, изложивший фундаментальные основы на примитивном уровне, физику опроверг...

[Barbaris 1]

Eugen Komissarov: Жаль, что Вам так и не довелось увидеть в графическом виде изменение активного и реактитвного сопротивления рупора. Думаю, созерцание его Вам многое подсказало бы и при проектировании рупоров помогло бы . С уважением и успехов Вам. В этой дискуссии у меня вовсе нет желания доминировать. Просто я хочу помочь участникам форума совершить поменьше ошибок.

[Eugen Komissarov 0]

Eugen Komissarov: Жаль, что Вам так и не довелось увидеть в графическом виде изменение активного и реактитвного сопротивления рупора. Думаю, созерцание его Вам многое подсказало бы и при проектировании рупоров помогло бы . С уважением и успехов Вам. В этой дискуссии у меня вовсе нет желания доминировать. Просто я хочу помочь участникам форума совершить поменьше ошибок.

 

 

Я строю рупорные системы уже больше 10 лет. Сделано было много конструкций, и все были удачными. Ни одного промаха. Это даёт мне право утверждать, что те учебники, по которым учился я, дали мне Правильную теорию, полностью подтверждающююся практикой. В том числе по "нестандартным" решениям.

[Barbaris 1]

Eugen Komissarov на п.15: Я также строю рупорные системы много больше 10 лет. Сделано много десятков как тыловых, так и фронтальных рупоров, причем всех основных законов изменения площадей: экспонента, трактрисса, катеноида на самых разных динамиках. Мною изучены материалы по рупорам с начала 30-х годов как наших, так и зарубежных авторов. Имею огромные досье на эту тему. Нет ни одного акустического оформления, которые не прошли через мои руки - хватит меряться, это уже смешно: два дядьки спорят ни о чем. Правда - она одна - конструкции. Если они успешны у Вас и у меня- значит мы пользуемся правильно накопленными знаниями, но только говорим об этом на разных языках об одном и том же. Успехов

[МедведЪ 0]

Я также строю рупорные системы много больше 10 лет. Сделано много десятков как тыловых, так и фронтальных рупоров, причем всех основных законов изменения площадей: экспонента, трактрисса, катеноида на самых разных динамиках. Мною изучены материалы по рупорам с начала 30-х годов как наших, так и зарубежных авторов. Имею огромные досье на эту тему.

Уважаемый Борис Борисович! А можно ли сделать фронтальный рупор, используя динамики 25ГД-18-22? Три штуки на колонку. Хочу использовать, как СЧ-звено в трёхполоске.

Или эти динамики лучше работают в закрытом ящике? Спасибо.

[Barbaris 1]

МедведЪ на п.17: Не только можно ,но и нужно - по одному динамику в СЧ-рупор. Рупор рассчитывайте на граничную частоту 250-300гц. Однако потребуется пищалка герц с 8000.

[WWS 0]

Нет ни одного акустического оформления, которые не прошли через мои руки

 

 

Уважаемый Борис Борисович!

 

 

А по "твердому рупору" (ТР) тоже опыт имеете?

[Peterg 0]

Сообщение от Barbaris

 

Нет ни одного акустического оформления, которые не прошли через мои руки

 

 

как по русский? "Очень велико рот откроете!" ?

 

Мои Акустики вы не слышали и не держали в руках!

[Barbaris 1]

Peterg на п.20: Здесь Вас подводит не столь хорошее знание русского по сравнению с Вашим родным. Я имел ввиду, что своими руками построил все основные классы акустического оформления - речь не идет о повторении чьих-либо конкретных моделей, даже таких прекрасных, которые сделали Вы - я видел фотографии некоторых из них. Так что рот я слегка приоткрыл, чтобы не подавиться. Приезжайте в Москву и я познакомлю Вас с акустикой, которую при всем Вашем широчайшем опыте не держали в руках.

[Cop 33]

Вопрос об основах (очень желателен, среди прочих, ответ уважаемого КАА)

 

В большинстве трудов, которые мне были доступны, указывается, что традиционно известные принципы работы и математическое моделирование большинства акустических оформлений, приводится с большим количеством грубых упрощений, и могут быть справедливы только для частного случая.

 

В этой связи прошу обоснованной критики следующей точки зрения:

 

Исходники - имеется рупор (например экспонента), постоянная расширения оптимизирована для 100 Гц. Устье выполнено "по учебнику" (окружность равна длинне волны, делённой на пи) и имеет 90^ угол раскрыва.

 

Работа

 

- ниже граничной частоты, рупор почти не излучает - он был-бы продуваем, то-есть хоть что-то излучал бы, просто менее эффективно, если б не относительно маленькое устье. Одна из причин этому - слишком быстрое расширение канала. То-есть мы имеем то, что имели бы в щите, но с поправочкой на меньший угол излучения - очень быстро для данного возмущения среды возрастает площадь этого возмущения. Энергия передаётся частицам среды как-то не оптимально, большие потери.

С другой стороны, для этих волн устье оказывается слишком мало, и происходит частичное отражение волн обратно в рупор, тем болшее, чем больше несоответствие.

 

- по мере приближения к критической частоте (увеличение частоты), закон изменения профиля становится всё более оптимальным для последовательной передачи энергии зв. волны, и в какой то момент наступает оптимальность - площадь возмущения на каждом из участков сечения возрастает ровно на столько, чтобы скорость колебания частиц среды снизилась для оптимальной передачи энергии следующему сечению. И так происходит до устья.

Устье, в этот момент, представляет собой оптимальную площадь излучения для данной скорости колебаний и длинны волны.

 

- частота растёт дальше и все больше и больше начинает сказываться столб воздуха в канале рупора. Он начинает играть роль воздушной пробки, мешающей излучению. Настаёт момент, когда излучение устьем становится меньше, чем было бы прямое излучение головки. То-есть для каких-то частот рупор становится непродуваем.

 

PS В случае отсутствия грубых заблуждений задам ещё вопросы.

PS PS Модераторы, не ругайтесь - следующие вопросы будут иметь прямое отношение к теме!!!

 

С уважением.

[KAA 17]

традиционно известные принципы работы и математическое моделирование большинства акустических оформлений, приводится с большим количеством грубых упрощений, и могут быть справедливы только для частного случая.

 

ниже граничной частоты, рупор почти не излучает - он был-бы продуваем, то-есть хоть что-то излучал бы, просто менее эффективно, если б не относительно маленькое устье. по мере приближения к критической частоте в какой то момент наступает оптимальность - площадь возмущения на каждом из участков сечения возрастает ровно на столько, чтобы скорость колебания частиц среды снизилась для оптимальной передачи энергии следующему сечению. И так происходит до устья. Устье, в этот момент, представляет собой оптимальную площадь излучения для данной скорости колебаний и длинны волны.

Да. Применительно к рупору это происходит потому, что трёхмерное дифференциальное волновое уравнение, которым, строго говоря, описываются происходящие в рупоре процессы, заменяется при анализе одномерным (в предположении, что волна остаётся на всём протяжении рупора плоской, хотя это не так) - так называемым уравнением Вебстера, которое уже после дальнейших упрощений (а именно предположения о синусоидальной волне) поддаётся интегрированию для рупоров Бесселя (степенных) и гиперболических.

 

Коллега, не читайте, пожалуйста, за обедом советских газет, как было верно подмечено профессором Преображенским . Рупор практически не излучает ниже граничной частоты просто потому, что в нём перестаёт существовать волновой процесс: ниже граничной частоты волновое число звуковой волны в рупоре перестаёт быть вещественным и становится мнимой величиной. Всё просто, как три копейки. Полезно, кстати, помнить, что в области критической частоты (малых значений волнового числа) фазовая скорость волны в рупоре существенно превышает скорость звука в открытом пространстве. Оптимальной площади выходного отверстия не существует: она равна бесконечности - поскольку оптимальным является бесконечно длинный рупор, обеспечивающий отсутствие отражений и достижение теоретической величины нагрузочного сопротивления излучения для диафрагмы излучателя. Однако практически квазиоптимальной площадью выходного сечения будет такая, при которой сопротивление излучения в открытое пространство будет близким к таковому для плоской волны.

[andrejro 0]

Здравствуйте!

Мне надо уточнить свои представления о рупорах в плане практического применения, и прошу меня поправить где ошибусь.

Рупор как акустический трансформатор звукового давления, имеет наивысшую эффективность из всех видов а/о. Но у рупора присутствуют свои неустранимые искажения исходного звучания связанные с переотражениями внутри самого рупора. Рупор как акустический преобразователь работает (вернее достигает) с наивысшим КПД вблизи частоты настройки волнового резонанса, соответственно то, что оптимально для одной частоты(группы частот), порождает спад и искажения на всех других? И исходя из этого выходит,что если не ставится задача озвучки больших помещений, то применение рупора для получения наибольшего качества нецелесообразно?

Заранее благодарен за ценные мысли.

[Cop 33]

KAA

 

Оптимальной площади выходного отверстия не существует: она равна бесконечности - поскольку оптимальным является бесконечно длинный рупор, обеспечивающий отсутствие отражений и достижение теоретической величины нагрузочного сопротивления излучения для диафрагмы излучателя. Однако практически квазиоптимальной площадью выходного сечения будет такая, при которой сопротивление излучения в открытое пространство будет близким к таковому для плоской волны.

 

Ах вот оно что!!! Ну тогда извиняюсь за беспокойство.

[KAA 17]

то, что оптимально для одной частоты(группы частот), порождает спад и искажения на всех других?

 

применение рупора для получения наибольшего качества нецелесообразно?

Разумеется. График изменения вещественной и мнимой компонент входного сопротивления для рупора конечной длины всегда представляет собой немонотонную ("волнообразную") кривую, вид которой определяется сложными тригонометрическими и гиперболическими функциями. При этом для рупоров с одной и той же критической частотой, но разной длиной эти зависимости очень сильно меняются уже при незначительном изменении длины. Поэтому рупор весьма критичен в расчёте и изготовлении.

 

На этот вопрос в такой постановке ответить нельзя. КПД излучателя в конкретном оформлении - чисто количественный показатель - невозможно однозначно соотнести с понятием "наибольшее качество", которое в универсальных показателях невыразимо и уж никак не является точным понятийным коррелятом для термина "эффективность". Более-менее корректно этот набор понятий можно рассматривать только в разрезе системы звукоусиления как единого целого. Когда мы говорим об акустическом оформлении, призванном обеспечить "наибольшее качество" при совместной работе с маломощным усилителем с крайне низким коэффициентом демпфирования без общей ООС, или, допустим, об озвучивании больших гулких помещений либо открытых пространств - это одна песня. Если вопрос ставить иначе - то и мотивчик песни окажется, весьма вероятно, совсем непохожим, да и текст будет сильно отличаться.