Тайна сабвуфера

[_Сам_]

Обращаюсь к коллективному разуму за мозговым штурмом.
Измерял я на днях импеданс сабового динамика и обнаружил странный факт.
В полосе 500-4000 Гц его сопротивление растёт линейно (в логарифмических координатах), как и ожидалось, но со скоростью 3 dB/октаву. Я ожидал увидеть 6, а тут 3. Причём ровненько так...
Выглядит оно так, словно индуктивность катушки уменьшается на 3 dB с ростом частоты в два раза.

В этой связи вскочил вопрос:
Какого, спрашивается, лешего так получается и как это можно объяснить с точки зрения физики?

[DmitSir]

Железный керн МС как сердечник для катушки так себе вариант.
Индуктивность с этим сердечником зависит от частоты. Примерно то самое можно наблюдать у катушек индуктивности на стальных наборных сердечниках.

---------- Сообщение добавлено 20:37 ---------- Предыдущее сообщение было 20:36 ----------

А почему шкала Y в децибелах ?

[_Сам_]

гляжу коллективный разум немногословен ))))

А почему шкала Y в децибелах ?

Просто такой метод измерения. ИТУН вдувает в динамик свиптон с постоянной амплитудой тока, а измеряется напряжение на клеммах. На этапе калибровки определено, что 0 dB соответствует 16 Ом

Железный керн МС как сердечник для катушки так себе вариант.

А разве бывают другие варианты кроме железного сердечника?

Тут ведь в чём проблема.
Мы видим, что L зависит от частоты, но амплитуда тока остаётся неизменной (питает ИТУН). Значит дело в скорости нарастания I.
ЭДС самоиндукции контура с током равна E = - dФ/dt, где Ф = L*I магнитный поток. E = - L * dI/dt - I * dL/dt
А поскольку L зависит и от dI/dt, и кроме того ещё и от I (магнитная проницаемость есть функция напряжённости магнитного поля), то мы имеет нелинейную ошибку от любого переменного тока, т.к. I и dI/dt изменяются в течении одного полупериода даже частоты 50 Гц.

Иными словами увидев воочию 3 dB/октаву становится понятно почему ИТУН для некоторых динамиков ощутимо снижает нелинейные искажения, потому что он давит ошибку от кривой ЭДС самоиндукции

[_Summit_]

Я ожидал увидеть 6, а тут 3. Причём ровненько так...

А почему такие ожидания были? Ведь есть головки, у которых сопротивление с частотой растет очень медленно.

А почему шкала Y в децибелах ?

Да, не очень удобная. Хотя, смотря для чего.

Мы видим, что L зависит от частоты

На сколько мне известно L, стараются на 1К измерять.

Иными словами увидев воочию 3 dB/октаву становится понятно почему ИТУН для некоторых динамиков ощутимо снижает нелинейные искажения, потому что он давит ошибку от кривой ЭДС самоиндукции

Давно эта теория известна.

[_Сам_]

А почему такие ожидания были?

потому что будь там постоянная L была бы асимптота 6 dB/октаву. Всё началось с моделирования движения диффузора динамика в микрокапе. Никак не получалось согласовать импеданс модели с результатами измерений реальной головы.

На сколько мне известно L, стараются на 1К измерять.

вот-вот. На одной частоте подгонишь индуктивность, а смотришь на другой нифига не совпадает. Если согласовать на 1 кГц, то заметные расхождения начинаются уже с частоты 2 * Fs

[Merstan]

На сколько мне известно L, стараются на 1К измерять.

На одной частоте подгонишь индуктивность, а смотришь на другой нифига не совпадает.

При чём для измерения индуктивности производители заливают в зазор эпоксидку.

[Папа Карло]

гляжу коллективный разум немногословен ))))

Просто такой метод измерения. ИТУН вдувает в динамик свиптон с постоянной амплитудой тока, а измеряется напряжение на клеммах. На этапе калибровки определено, что 0 dB соответствует 16 Ом

А разве бывают другие варианты кроме железного сердечника?

Тут ведь в чём проблема.
Мы видим, что L зависит от частоты, но амплитуда тока остаётся неизменной (питает ИТУН). Значит дело в скорости нарастания I.
ЭДС самоиндукции контура с током равна E = - dФ/dt, где Ф = L*I магнитный поток. E = - L * dI/dt - I * dL/dt
А поскольку L зависит и от dI/dt, и кроме того ещё и от I (магнитная проницаемость есть функция напряжённости магнитного поля), то мы имеет нелинейную ошибку от любого переменного тока, т.к. I и dI/dt изменяются в течении одного полупериода даже частоты 50 Гц.

Иными словами увидев воочию 3 dB/октаву становится понятно почему ИТУН для некоторых динамиков ощутимо снижает нелинейные искажения, потому что он давит ошибку от кривой ЭДС самоиндукции

Я как то провел интересный опыт. Изготовил стальной цилиндр со вставным сердечником с достаточно плотной посадкой. При этом если вытащить внутренний цилиндр вставку получалась труба. По площади поперечного сечения труба была в два раза меньше вставного цилиндра.
Далее на трубу навил катушку в несколько миллигенри.
Казалось бы, что индуктивность такой катушки должна становиться больше при вставлении внутрь трубы цилиндра-заглушки. Но этого не происходило.
Что еще более странно, так это при попытке посмотреть как искажается синусоида при насыщении - синусоиде было по барабану даже если провод начинал дымиться. Причем, не имело значения вынуть заглушку или оставить внутри.
Вот такая странная штука... Меня даже маразматическая мысль посетила о полом магнитопроводе для трансформаторов)))

[_Сам_]

Казалось бы, что индуктивность такой катушки должна становиться больше при вставлении внутрь трубы цилиндра-заглушки. Но этого не происходило.

внешняя труба экранировала магнитное поле для вставляемого сердечника, что как бы логично. Собственно магнитные экраны так и делают: коробка из ферромагнетика. Чем сильнее поле тем толще экран.

Что еще более странно, так это при попытке посмотреть как искажается синусоида при насыщении - синусоиде было по барабану даже если провод начинал дымиться.

не дошли до индукции насыщения. Сердечник-то с огромным воздушным зазором между полюсами стержня. Попробуй загони такой в насыщение.

[Папа Карло]

внешняя труба экранировала магнитное поле для вставляемого сердечника, что как бы логично. Собственно магнитные экраны так и делают: коробка из ферромагнетика. Чем сильнее поле тем толще экран.

не дошли до индукции насыщения. Сердечник-то с огромным воздушным зазором между полюсами стержня. Попробуй загони такой в насыщение.

Ну вот тот же эффект происходит и в вашем случае. Внешняя часть керна все таки какой никакой, а КЗ виток.
А когда пытался вогнать катушку в насыщение в своем опыте делал по разному. И вставлял сердечник, и вынимал, и вставлял сердечник из другого металла. Амплитуда на резисторе стояла как вкопанная , синус чистенький как слеза...
Опыт такой ставил по поводу понять как работает кольцо Фарадея и возможно ли каким либо образом влиять на индуктивность катушки динамика. К примеру, делая катушку не круглой, а прямоугольной и так далее...

P.S. Как предположение... Будь у нас керн динамика на основе порошковой металлургии с высокой магнитной проводимостью и низкой электрической, то наверное рост сопротивления с частотой стал бы происходить как положено по теории...

[_Summit_]

потому что будь там постоянная L была бы асимптота 6 dB/октаву

Т.е. для любой L кривая импеданса монотонно возрастает от Re до бесконечности со скоростью 6дБ/октаву?

[Папа Карло]

Т.е. для любой L кривая импеданса монотонно возрастает от Re до бесконечности со скоростью 6дБ/октаву?

Увы, но даже для катушек с воздушным сердечником 6 дб/окт где то заканчивается...

[Openreel]

для любой L кривая импеданса монотонно возрастает от Re до бесконечности со скоростью 6дБ/октаву?

Да. Xl = j*w*L, w- круговая частота.

---------- Сообщение добавлено 11:56 ---------- Предыдущее сообщение было 11:55 ----------

Увы, но даже для катушек с воздушным сердечником

Так то реальные катушки, там паразитные емкости есть и прочие неидеальности.

[_Сам_]

Т.е. для любой L кривая импеданса монотонно возрастает от Re до бесконечности со скоростью 6дБ/октаву?

на какой-то частоте начнёт влиять ёмкость между соседними витками и монотонность 6 dB будет нарушена, но это точно далеко за диапазоном звуковых частот.

Вот ещё что вдогонку хочу отметить. Дело не в самой частоте, дело в скорости нарастания тока, а она одинаковая для синуса 50 Гц х 10 В и 500 Гц х 1 В. Потому есть у меня подозрения, что импеданс выше Fs (там где становится заметна L) будет зависеть не только от частоты, но и от амплитуды измерительного сигнала

[Папа Карло]

Да. Xl = j*w*L, w- круговая частота.

---------- Сообщение добавлено 11:56 ---------- Предыдущее сообщение было 11:55 ----------


Так то реальные катушки, там паразитные емкости есть и прочие неидеальности.

Ну так то да. А если еще и сердечник не только с гистерезисом, а еще и токопроводящий? Вообще жуть.

[_Summit_]

на какой-то частоте начнёт влиять ёмкость между соседними витками и монотонность 6 dB будет нарушена, но это точно далеко за диапазоном звуковых частот.

Прикинул по этим формулам в экселе.
Нелинейная зависимость получается (это и из формул видно). С ростом частоты и L, скорость меняется. И по графикам импеданса видно. Может я что-то не так делаю?

[_Сам_]

Нелинейная зависимость получается (это и из формул видно). С ростом частоты и L, скорость меняется.

импеданс катушки с активным сопротивлением конечно на низких частотах растёт медленнее, но с ростом w всё равно стремится к 6 дБ/октава. Я мучил головку Урал Патриот 8. Две обмотки в параллель. Re = 1 Ом, что мало сказывается при Z = 8 Ом(при 1 кГц) ... 16 Ом (при 4 кГц)

[_Summit_]

импеданс катушки с активным сопротивлением конечно на низких частотах растёт медленнее, но с ростом w всё равно стремится к 6 дБ/октава

А, вот что понималось под асимптотой... Но эти частоты достаточно высоки для головок.
В общем. От этих динамиков можно ожидать все что угодно.

[_Сам_]

. От этих динамиков можно ожидать все что угодно.

вы же не думаете, что в автомобильных динамиках действует альтернативная автомобильная физика
Моё изумление было связано с тем, что построить фильтр с крутизной 3 дБ не так-то просто, нужна аппроксимация лестничным фильтром. А тут всё само-собой получилось. катушка + железка и здрасте-пожалуйства 3 дБ/октава

[Openreel]

Нелинейная зависимость получается

Может я что-то не так делаю?

Конечно не так. У тебя не индуктивность, а последовательная цепь из резистора и индуктивности.
В формуле ошибка, там где иксэль - йот пропустил. Иксэль живет на мнимой оси, эр живет на вещественной. Это все в комплексной плоскости. Потому и сумма векторная, считается через квадраты и корни.
Если нет любви к комплексным числам, бери например книжку В.Т. Поляков "Радиолюбителям о технике прямого преобразования" http://publ.lib.ru/ARCHIVES/P/POLYAK...akov_V.T..html
Там на пальцах метод векторных диаграмм показан.

---------- Сообщение добавлено 14:29 ---------- Предыдущее сообщение было 14:27 ----------

катушка + железка

На этой базе можно много чудес творить, комбинируя геометрию сердечников и катушек. А у динамика еще и катушка подвижная.

[_Summit_]

вы же не думаете, что в автомобильных динамиках действует альтернативная автомобильная физика

Я имел ввиду просто любой динамик. Моделируя процессы в нем, много допущений приводится.

У тебя не индуктивность, а последовательная цепь из резистора и индуктивности

Иде?
Там формула общего сопротивления.

В формуле ошибка, там где иксэль - йот пропустил.

Да вроде нет.

Потому и сумма векторная, считается через квадраты и корни.

Я в курсе немного что это такое))