Влияние параметров горла на свойства резонатора Гельмгольца

[svnvlad]

Подскажите, пожалуйста, если есть два одинаковых 5-литровых резонатора, настроенных на одинаковую частоту (86 Гц), но у одного горло диаметром 1 см и длиной 1 см, а у другого диаметр горла 5 см и длина горла 27 см, то в чем будет разница их влияния на звук?
Есть ли такой параметр, как мощность резонатора? Может быть тот, что с бОльшим горлом, будет ослаблять частоту сильнее? Я не нашел нигде рассуждений про мощность ослабления звука, везде говорят только про резонансную частоту. Но очевидно же, что например 10-литровый будет мощнее, чем 1-литровый, настроенный на ту же частоту.

[Orion33]

Берём толстую длинную трубу и которкую тонкую, настроенные на одну частоту.

Хлопаем ладонью одновременно затыкая один конец и слушаем.

Толстая труба будет громче

Четвертьволновый резонатор и Гельмгольца - это две большие разницы.

[Zotoff]

svnvlad

Подскажите, пожалуйста, если есть два одинаковых 5-литровых резонатора, настроенных на одинаковую частоту (86 Гц), но у одного горло диаметром 1 см и длиной 1 см, а у другого диаметр горла 5 см и длина горла 27 см, то в чем будет разница их влияния на звук?

По известным формулам для расчета фазоинвертора (ФИ, он же – резонатор Гельмгольца) – резонансная частота определяется объемом V и геометрией туннеля (туннель – это труба длиной L и площадью сечения S).
При объеме V=5 л и трубе диаметром D=1 см и длиной L=1 см резонанс будет fb=51,3 Гц;
При объеме V=5 л и трубе диаметром D=5 см и длиной L=27 см резонанс будет fb=62,4 Гц.
Полученные результаты – с учетом краевого эффекта выходного сечения (горла); без учета краевого эффекта результаты будут соответственно 69,8 Гц и 67,1 Гц.

Откуда вы взяли, что оба они настроены на частоту 86 Гц?

Вообще, с уменьшением диаметра туннеля увеличивается скорость воздушного потока в туннеле, из-за этого увеличиваются потери на трение (воздуха о стенки трубы). Для повышения КПД или для повышения эффективности ФИ следует увеличивать проходное сечение туннеля.

Применительно к акустическим системам есть рекомендации о том, что отношение площади туннеля ФИ к площади диффузора низкочастотного динамика должно быть не менее 0,25 – при таком отношении КПД резонатора остается на достаточно высоком уровне.

[modus2000]

Четвертьволновый резонатор и Гельмгольца - это две большие разницы.

тоже самое. обоснуйте.
даже эффект гидроразрыва в трубопроводе это тоже самое - масса нетвёрдой среды которая имеет иннерцию.

---------- Сообщение добавлено 11:48 ---------- Предыдущее сообщение было 11:46 ----------

ответ очевиден, за счёт большего начального давления. АК74 имеет калибр 5,45 мм, а чпокает гораздо громче бутылки портвейна.

правильно.
только снутри АК74 возбуждает мощная сила, а снаружи невозможно давление такое создать - вот о чём я.


Ведь смысл поглощающего эффекта РГ в том, что он возвращает в противофазе возбуждающую волну.
И волна которая приходит в большую дыру по моему мнению легче возбуждает РГ.

Поэтому для звукоизоляции (она тоже на эффекте гельмгольца устроена) делают пористые материалы - увеличивают площадь трубы РГ. Так они лучше поглощают

[Orion33]

тоже самое. обоснуйте.

В первом работают волновые эффекты, во втором - механические.

[_Сам_]

Резонатор Гельмгольца и ЧВР по-моему похожи.
Главное отличие между ними в том, что у первого есть две ярко выраженные области:
1. объём резонатора, где движение газа мало и основные процессы это сжатие и разрежение.
2. труба порта, где происходит вся движуха.

У ЧВР область где есть сжатие, но нет движения расположена вблизи заглушенного конца.
На выхлопе преобладает кинематика. А вот все что между - это хитрая смесь первого и второго.
Столб воздуха в ЧВР по сути является воздушной пружиной конечной массы.
Как и пружина из проволоки она может колебаться на разных частотах в силу распределённости параметров по длине.
Потому ЧВР не считается простой формулой, как Гельмгольц, а требуется привлечение методов механики сплошных сред.

[shutoff]

Всё верно. Ключевое слово -распределённые параметры. У РГ параметры сосредоточенные. По простому - любая точка упругой массы объёма ЧВР имеет одинаковые параметры. А у РГ параметры точек упругой массы горла и точки упругой массы объёма абсолютно разные и это очевидно.
Воздушный столб ЧВР одновременно и резонатор и поршень, резонирует весь воздушный столб. А у РГ резонатор-объём а поршень горло т.е общий объём распределён на пружину и груз.
Если РГ возбуджать у горла- поглотитель(режектор) если в объёме- излучатель. ЧВР можно возбуждать с любых сторон. Про него можно сказать- Как аукнеться так и откликнеться.

---------- Сообщение добавлено 15:41 ---------- Предыдущее сообщение было 15:10 ----------

Есть случаи когда волновод ЧВР не прямой а сужающийся, расширяющийся, изогнутый и тп. В теории периодических волноводов примеров много. Но главное отличие ЧВР и РГ это лямбда частоты резонанса к габариту. При одинаковой Fb РГ будет меньше.

---------- Сообщение добавлено 15:54 ---------- Предыдущее сообщение было 15:41 ----------

У РГ есть оптимум соотношения Vb/Vp. Увеличение Sp автоматом изменит это соотношение и РГ теряет оптимум а следовательно КПД. Перебор с увеличением/уменьшением ф горла ведёт к нарушению оптимальной работы РГ и приводит к артефактам.

[Orion33]

Что же между ними общего, если частота резонанса трубки зависит от длины волны, а РГ - от объема?

---------- Сообщение добавлено 16:11 ---------- Предыдущее сообщение было 16:07 ----------

Если РГ возбуджать у горла- поглотитель(режектор) если в объёме- излучатель.

А я считал, что в случае "поглотителя" горло также излучает, только в противофазе. Собственно, и во втором случае тоже - потому и фазоинвертор.

[shutoff]

Фазо-инвертор, в самом слове суть. В режиме режектора в сравнении с режимом излучателя, обратное "излучение" порта ниже. Крикните в любую полость с отверстием и из полости с отверстием. Громкость звука из горла будет отличаться минимум на 3дб. Объяснить просто. При возбуждении у горла звук проходит путь в 2 раза больше и задерживается на большее время нежели при возбуждении резонатора. Грубо говоря режектор откликается эхом.

---------- Сообщение добавлено 16:42 ---------- Предыдущее сообщение было 16:39 ----------

Ответ на ваш главный вопрос у вас есть- нужно делать устраивающий вас оптимум.

[Zotoff]

Фазо-инвертор, в самом слове суть

Применительно к акустической системе тут высказывались мнения, что ФИ – это дополнительный источник звука, отсюда и повышение отдачи на басах…
Это, конечно, правда. Но это только половина правды.

Взять, к примеру, басовик с резонансом около fs=30 Гц. Если поместить его в Закрытый Ящик, то его резонансная частота увеличится до 45-60 Гц (точные цифры зависят от отношения Vas/V).
А если поместить этот динамик в ящик с ФИ, то резонансная частота динамика не увеличится, а, наоборот, даже немного уменьшится за счет присоединённой массы внутреннего объема ящика (примерно на 5%), и станет около 28,5 Гц. Смотрите известную книгу Виноградовой на стр. 42-43.

Так что, наличие ФИ приводит в первую очередь к тому, что сам басовик начинает играть по-другому!
Плюс, выходное горло резонатора это – дополнительный источник энергии на низких частотах, это верно.

[VladimirV]

Так что, наличие ФИ приводит в первую очередь к тому, что сам басовик начинает играть по-другому!
Плюс, выходное горло резонатора это – дополнительный источник энергии на низких частотах, это верно.

И то и другое - зло. Любые резонансные штучки вредны для верности воспроизведения звука, ибо затягивают атаки и спады звучания, поскольку при резонансе надо сначала накопить энергию, а потом её куда то деть. И первое и второе привносят в звук кучу отсебятины.

[Zotoff]

И то и другое - зло

А вы попробуйте сделать колонки закрытого типа с частотой среза 30 Гц.

[VladimirV]

А вы попробуйте сделать колонки закрытого типа с частотой среза 30 Гц

Вы же слушаете звук, а не частоту среза.
Эти характеристики - частота среза и время нарастания-затухания в акустически резонансных АС тесно взаимосвязаны и одинаково сильно влияют на качество звучания. Просто частота среза - легко измеряется, а вот атака-спад в НЧ диапазоне по звуковому давлению - гораздо сложнее. Поэтому и говорят часто об одном - забывая о другом.
Гнаться за низкой частотой среза - это искать потерянное под фонарем, а не там, где потеряли.

[Gudronov]

Поэтому и говорят часто об одном - забывая о другом.

Вот именно. Артефакты на НЧ и мидбасе происходят по причине комнаты, неправильно спроектированного оформления, зачастую при выборе негодных головок, и непродуманности фильтров. Вот это вот и дает те самые переходные процессы, в тени которых то, о чем вы говорите, малозаметно.

[VladimirV]

Вот это вот и дает те самые переходные процессы, в тени которых то, о чем вы говорите, малозаметно.

Ну, мы же по умолчанию не ориентируемся на помещение бомжа, бракованные динамики и от балды спаянные фильтры на электролитах.
Уж коли речь зашла о качественном звучании, то подразумевается, что комната правильно акустически оформлена, фильтра продуманы и рассчитаны, а динамики используются лучшие. И вот тогда то и вылезут те "хвосты", которые родились в погоне за низкой частотой среза. Вылезут неявно - почему и так расхожи виртуальные термины описания звука, что не многие могут понять их физическую сущность, а еще более немногие - практически инструментально измерить их.
Как кто-то остроумно назвал кулинарными характеристиками "Жирного" и "Глубокого" с "Мясом" баса.

[Zotoff]

VladimirV

Вы же слушаете звук, а не частоту среза

Вот именно!
Когда я сравниваю звук от двух разных колонок с нижними границами диапазонов 60 Гц и 40 Гц, то выясняется, что во втором случае просто появляются «новые звуки» на низах, которых на колонках с более высокой частотой среза даже и не видно (точнее не слышно).

… а вот атака-спад в НЧ диапазоне по звуковому давлению - гораздо сложнее …

«Атака» определяется инерционностью излучателя и мощностью «мотора». Уменьшите массу диффузора в 2-2,5 раза и будет вам атака.

Gudronov

Артефакты на НЧ и мидбасе происходят по причине комнаты, неправильно спроектированного оформления, зачастую при выборе негодных головок …

Согласен, что большинство отрицательных отзывов об акустике с ФИ зачастую связано с неграмотным проектированием.

На каком-то другом форуме, одного товарища спросили почему он не делает оформление ФИ, тот ответил, что: «ФИ сложно настраивать…» Хороший аргумент, не правда?

[VladimirV]

«Атака» определяется инерционностью излучателя им мощностью «мотора». Уменьшите массу диффузора в 2-2,5 раза и будет вам атака.

Т.е. Вы полагаете, что механические резонансы в акустическом оформлении никак не влияют на динамику излучаемого АС звука на НЧ?
Интересный взгляд. Но в корне не верный.

[Zotoff]

VladimirV

Вы полагаете, что механические резонансы в акустическом оформлении никак не влияют на динамику излучаемого АС звука на НЧ?
Интересный взгляд. Но в корне не верный.

Я такого не говорил!
Я говорил, что снижение массы излучателя улучшает атаку… А разве нет?
Еще говорил, что акустику с ФИ нужно грамотно проектировать… А разве не нужно грамотно проектировать?

[Gudronov]

Ну, мы же по умолчанию не ориентируемся на помещение бомжа, бракованные динамики и от балды спаянные фильтры на электролитах.

Конечно, мы не пацаны с каллонками.

то подразумевается, что комната правильно акустически оформлена, фильтра продуманы и рассчитаны, а динамики используются лучшие. И вот тогда то и вылезут те "хвосты".

Но и не чокнутые аудиофилы в доморощенной звукомерке. Которые не знают, чем-бы заняться. Давайте реалии обсуждать, а не крайности.

почему он не делает оформление ФИ, тот ответил, что: «ФИ сложно настраивать…» Хороший аргумент, не правда?

Легко только пузырики пукать...

[shutoff]

если поместить этот динамик в ящик с ФИ, то резонансная частота динамика не увеличится, а, наоборот, даже немного уменьшится за счет присоединённой массы внутреннего объема ящика (примерно на 5%), и станет около 28,5 Гц. Смотрите известную книгу Виноградовой на стр. 42-43.

Не конкретно. Если это тот же динамик и тот же объём, то с какого перепугу упругость объёма вдруг стала присоединённой массой? Нет такого объёма, присоединённая масса которого больше присоединённой массы открытого пространства т.е когда дин голый либо стоит в инфинити баффл.
Упругость объёма АО с ФИ так и остаётся упругостью. Резонанка падает по другой причине. В буржуйской литературе есть два понятия резонанки дина- Fs и Fsb. Первое это резонанка голого дина на воздухе а второе его резонанка в измерительном щите. Аналогичные понятия Qts и Qtsb. Все четверо имеют одну зависимость. Такого у Виноградовой я не встречал.
Читать книжки недостаточно, надо верно понитать суть написанного. Кроме Виноградовой много других известных и компетентных авторов.

И то и другое - зло. Любые резонансные штучки вредны для верности воспроизведения звука, ибо затягивают атаки и спады звучания, поскольку при резонансе надо сначала накопить энергию, а потом её куда то деть. И первое и второе привносят в звук кучу отсебятины.

Зло когда это превышает все допустимые нормы.
"Резонансные штучки" есть у динамика и любого типа АО. Куда от них денетесь? Мир звуков построен на эффекте резонанса. Вопрос какая у него добротность. Qt резонанса любого колокола по сравнению с дином запредельная, но зла в этом нет. Зло начинается когда дин в оформлении на резонансе имеет Qt колокола. Любая резонансная система тратит энергию на генерацию собственных затухающих гармоник, суммарная амплитуда которых равна амплитуде резонанса. А вот время затухания и зависит от Qt резонанса. Баттервортовский оптимум 0.707, Бесселевский 0.577, Чебышёвский 1.0. Нелинейность АЧХ и НИ, то бишь "зло", проявляется выше 0.707. Ниже 0.707 его математически и физически нет и быть не может.
А отсебятину вносит нелинейность ФЧХ. Начиная с УМЗЧ и заканчивая самим дином. При линейной АЧХ может присутствовать нелинейность ФЧХ. Отсюда растут ноги ГВЗ и вашего "зла"... Посмотрите ФЧХ своего звукового тракта на краях диапазона. Вот пример классД, смотрим рис.9 и 13 http://www.kit-e.ru/preview/pre_49_8_13_amp_icepwr.php и отмечаем линейный участок диапазона частот. Отсчитываем допустимую норму фазового сдвига +/-5° и смотрим диапазон. Вот это и будет рабочий диапазон с максимально допустимой нелинейностью ФЧХ согласно МЭК. Лучшие схемы классаА/АВ имеют фазовый сдвиг на краях рабочего диапазона 2°. Если посмотреть ФЧХ БИХ-фильтров... вот где оно "зло" притаилось.

---------- Сообщение добавлено 03:39 ---------- Предыдущее сообщение было 02:58 ----------

Вы полагаете, что механические резонансы в акустическом оформлении никак не влияют на динамику излучаемого АС звука на НЧ?

Есть допустимые нормы МЭК/ГОСТ ознакомьтесь. И не путайте динамику излучения с динамикой механических резонансов. Тщательней надо литературку читать, тщательней...(R)

---------- Сообщение добавлено 03:47 ---------- Предыдущее сообщение было 03:39 ----------

А вы попробуйте сделать колонки закрытого типа с частотой среза 30 Гц.

Если по уровню -8...10дб то легко. Но по -3дб даже у изобретателя ЗЯ Вильчура при Fs головки 15гц такого не было.

[Zotoff]

shutoff

Offтопик:
… с какого перепугу упругость объёма вдруг стала присоединённой массой? …
… Такого у Виноградовой я не встречал …

Мне все время приписывают фразы, которые я никогда не говорил…
Упругость объема не может стать присоединенной массой, потому что размерности разные. А вот объем воздуха внутри ящика – имеет вполне определенную массу.

Читайте внимательно Виноградову, я же указал конкретные страницы (42 и 43).
Там глава, в которой приведен пример измерения параметров динамика… И отмечено, что резонанс динамика в ящике с ФИ понизился примерно на 5%.
Вот дословная цитата из книги :
<< … находим собственную резонансную частоту головки с учетом изменений в присоединенной массе воздуха при работе в ящике-фазоинверторе … >>

Но по -3дб даже у изобретателя ЗЯ Вильчура при Fs головки 15гц такого не было

Я знаю, а с ФИ можно сделать легко.
Предложение «попробовать сделать ЗЯ с частотой среза 30 Гц» я адресовал товарищу, который утверждает, что «ФИ – это зло».