Как смоделировать систему с разными пассивными излучателями

[Odmin]

Интерес скорее исследовательский. Хотелось бы понять как будут работать 3 или больше пассивных излучателя которые имеют разный резонанс, но стоят в общем корпусе.
Это будет несколько разных резонансов, или они найдут общий знаменатель начав колебаться на одной частоте, либо еще какой-то вариант?
Думал над тем как это можно смоделировтаь, да вот ничего толкового придумать не смог, знаний маловато.

Как понимаю если представить эту систему в виде грузиков и пружин, это будет общая пружина (жесткость воздуха в ящике) которая соединяется с тремя отдельными грузиками на пружине с разным резонансом через общую точку

[diman_dda]

неправильное у Вас понимание работы фазоинвертера. Ход диффузора динамика уменьшается только на резонансной частоте, а ниже её увеличивается.

А ниже в общем случае нет никакой музыкальной информации, там не нужно искать точность.
У меня правильное понимание, а вы даже это слово написать правильно не можете.

[Михаил триампинг]

А ниже в общем случае нет никакой музыкальной информации, там не нужно искать точность.
У меня правильное понимание, а вы даже это слово написать правильно не можете.

нет ничего хорошего в излишнем движении диффузора. даже если там нет музыки. это приводит к увеличенным интермодуляционным искажениям. которые гадят сильнее чем нелинейные, и это никак не зависит от правильности или неправильности написания терминов. За орфографические ошибки у участников прошу прощения.

[Shidim]

Odmin ходи сюда))) https://audioxpress.com/article/pate...or-loudspeaker

[Михаил триампинг]

ниже частоты настройки диапазон не интересуют в ФИ системах и его ограничивают обрезными фильтрами.

Какими такими фильтрами? ни разу не встречал усилителей с регулируемой левой границей. Такое делается только в сабвуферах, которые для прослушивания музыки лучше не применять.

---------- Сообщение добавлено 16:53 ---------- Предыдущее сообщение было 16:51 ----------

и искажением огибающей.
Чего ?

огибающей НЧ бурст-импульса. Прекрасно понимаете о чём идёт разговор, а переводите тему в базар.

---------- Сообщение добавлено 16:57 ---------- Предыдущее сообщение было 16:53 ----------

А ну-ка расчитай нам корпус под 6" сабвуфер в корпусе 10 литров с настройкой ФИ 30гц

---------- Сообщение добавлено 13:09 ---------- Предыдущее сообщение было 13:09 ----------

Или ещё лучше в 0,5 литре 2" на 60гц настройку.[/QUOTE]

А ну ка перечитай мою фразу внимательнее и полностью , и осмысли. "Классические способы акустического оформления НЧ излучателей полностью удовлетворяют потребностям, и отлично моделируются на компьютере, разве что габариты хочется поменьше"

[diman_dda]

нет ничего хорошего в излишнем движении диффузора.

И ЗЯ его ничем не ограничивает.

[Михаил триампинг]

Интерес скорее исследовательский. Хотелось бы понять как будут работать 3 или больше пассивных излучателя которые имеют разный резонанс, но стоят в общем корпусе.
Это будет несколько разных резонансов, или они найдут общий знаменатель начав колебаться на одной частоте, либо еще какой-то вариант?

Если рассуждать применительно к НЧ звену АС. Разница по резонансным частотам у всех трёх излучателей будет такая , что не позволит работать одному из них преимущественно относительно двух других. Они все будут колебаться с немного разной амплитудой. С точки зрения конструирования такой АС для прослушки музыки предпочтительнее использовать два три резонатора с несколько разнесёнными резонансными частотами, причём не важно ФИ или ПИ. Но конструктивно оформить три ПИ сложнее, с ФИ гораздо проще, натыкать трубок чуть разной длины.

---------- Сообщение добавлено 17:43 ---------- Предыдущее сообщение было 17:22 ----------

И ЗЯ его ничем не ограничивает.

ход диффузора динамика в ЗЯ ограничивается равномерно упругостью воздуха в ящике, которая меняется плавно и равномерно, то есть почти линейно. В отличии от ФИ систем, где наблюдаются значительные изменения и перепады в характере воздушной пружины, она сильно нелинейна в области резонанса трубы. Нелинейность механической характеристики воздушной пружины в целом к хорошему на приводит. Насколько это плохо и заметно для ухудшения звука зависит от конкретной реализации. Получить качественный звук от ФИ конечно можно, и моделируется это тоже легко. Выбор ФИ или ЗЯ нужно делать исходя из параметров имеющегося динамика, и пожеланий пользователя. Но даже если эти параметры оптимальны для ФИ оформления, при проектировании желательно уделить внимание плавности кривой ГВЗ. Очень много ФИ АС спроектировано криво с точки зрения музыкальности, частенько улучшение звука можно получить затыканием ФИ или уменьшением его добротности(частичным диффузным затыканием). А вот с ЗЯ случаев улучшения звука от применения ФИ гораздо меньше. Если ГВЗ у АС очень низкое, например 3-4мс на нижней границе, то вполне разумно вставить ФИ, что увеличит чувствительность. При этом выросшее от ФИ ГВЗ до 8мс вполне перевариемо для музыки

[Shidim]

Система из множественных резонансных каналов передачи настроенных по частоте близко друг к другу, это же типа оргАн)))

[Михаил триампинг]

у органа всё же трубы не столь взаимосвязанны между собой энергетически, и резонансы у труб заметно различаются. В данном случае аналогия скорее ближе с полосовыми фильтрами на взаимосвязанных колебательных контурах, но только на очень низких частотах. Мат. аппарат по моделированию можно взять оттуда

[Shidim]

Так не было же в ТЗ жёсткой привязке по частотам между ПИ, автор пишет "имеют разный резонанс"

[Михаил триампинг]

ну да. насколько разный резонанс? скажем сравнительно со скоростью спада , то есть с добротностью. Представляя резонаторы с их добротностью в НЧ АС на частотах вокруг 40Гц отличия в 5 Гц будут практически неразличимы

[Shidim]

Если внимательно прочитать первое сообщение, то окажется, что не про какое НЧ речи собственно не идёт.
Возможно ТС не рассматривает именно АС, а имеет в виду иное приложение?
Такое к примеру https://audioxpress.com/article/pate...ged-diaphragms

[Odmin]

Shidim, мне в целом интересно как такая модель будет работать. Если в случае разнонастроенных ФИ понятно, там модель имеет общую пружину и две параллельные массы которые складываются в одно целое образуя один резонанс, то в случае ПИ непонятно. Больше переменных.

Если б я понимал как это смоделировать в симуляторе или с помощью эквивалентной электрической цепи, очевидно не спрашивал бы на форуме.

[Михаил триампинг]

форум аудиотехнический, слово система и излучатель здесь обычно подразумевают что речь о звуковой АС. Термин "пассивный излучатель" применяется только в контексте НЧ оформления.

[_Summit_]

ход диффузора динамика в ЗЯ ограничивается равномерно упругостью воздуха в ящике, которая меняется плавно и равномерно, то есть почти линейно

А вот и нет. Сжатие и разряжение работают по-разному => нелинейно от природы.

В отличии от ФИ систем, где наблюдаются значительные изменения и перепады в характере воздушной пружины, она сильно нелинейна в области резонанса трубы

От куда там нелинейность?

Выбор ФИ или ЗЯ нужно делать исходя из параметров имеющегося динамика, и пожеланий пользователя. Но даже если эти параметры оптимальны для ФИ оформления, при проектировании желательно уделить внимание плавности кривой ГВЗ

За ГВЗ надо в любом случае следить. Хорошо настроенный ФИ лишь чуть больше в чувствительной области дает.

А вот с ЗЯ случаев улучшения звука от применения ФИ гораздо меньше

Ну да. ЗЯ проще и его сложнее испортить.

[Shidim]

Если б я понимал как это смоделировать в симуляторе или с помощью эквивалентной электрической цепи, очевидно не спрашивал бы на форуме.

Так я вам без шуток ответил на прошлой странице назвал конкретный инструмент с помощью которого отчасти сможете удовлетворить любопытство.

[Михаил триампинг]

с точки зрения моделирования резонаторов в математике фиолетово как исполнен физически резонатор, поэтому в первом приближении можете моделировать хоть с ФИ , если программа позволяет моделировать несколько взаимосвязанных ФИ. Но скорее всего таких программ нет, ибо это не совсем тривиальная задачка. Можете моделировать на колебательных контурах, можете моделировать вообще чисто математически используя математику синтеза фильтров. Важно понимать цель и задачу этого моделирования. Уже понятно, что Вас интересуют ПИ, которые имеют свои особенности в сравнении с ФИ, и не только конструктивные. В работе они так же ведут себя иногда по другому. Из личного опыта могу сказать так, что проще всего моделируется ЗЯ, относительно просто моделируется и настраивается ФИ, а вот касаемо ПИ вроде всё моделируется, но изредка при эксплуатации такой АС у меня этот излучатель исполнял чего то непонятное, это было изредка и только на больших амплитудах и при определённом музыкальном контенте. Это говорит о несовершенстве системы расчётов ПИ, где то в моделях чего то не учли. Ну а так как здесь нет разработчиков моделирующего программного обеспечения для ПИ , то всякий разговор о том что умеешь или не умеешь рассчитывать бесполезен. Мы все пользуемся готовыми доступными программными средствами и многие из нас даже не заморачиваются какой мат . аппарат туда вложен. Максимум здесь можно узнать какой из программных продуктов хорошо моделирует , а какой похуже, в том смысле попадания при практической реализации у кого точнее. Это не касается ЗЯ и ФИ, там всё легко и просто. А вот например с рупорами могут возникнуть проблемы и расхождения с разными программными средствами.

Поэтому очень важно было на этапе начала обсуждения проблемы понять - зачем это всё? какую то систему хотите построить? или чисто теоретический интерес? Если чито теоретически, и у Вас нет математической подготовки для построения абстрактной модели, то придётся учиться. Это разделы физики, мат. анализа. алгебры. теории колебательных систем . Сначала всё это в приложении к стабильному продолжительному колебательному процессу, это типа классики. А применительно к музыке придётся расширить спектр понимания в области стохастических процессов, так как музыкальный контент он для физики во времени импульсностохастический. Надо будет погрузиться в разделы синергетики и отчасти нелинейной термодинамики. В зависимости от личных способностей на это может жизни не хватить чтобы дойти до практического применения. Но это очень интересно и применимо к разным сторонам жизни.

Касаемо простоты расчётов. Не особо простая задачка. К слову, задача трёх тел в механике всё ещё не решена аналитически. Расчёты взаимосвязанных объектов весьма сложны. Очень сложно рассчитать даже поведение связанных пружинок между собой при жёсткой фиксации некоторых точек. Например, когда вставляете спирали в каналы стенок в электропечке, почему то некоторые спирали вываливаются из-за накопления торсионной упругости. В первом приближении анализа резонансных систем в статическом режиме можно почитать в разделах радиотехники по колебательным контурам, вот например https://studfile.net/preview/11294964/page:4/ . Но как поведут себя такие штучки при стохастическом возбуждении аналогично музыкальному контенту?

---------- Сообщение добавлено 19:32 ---------- Предыдущее сообщение было 19:29 ----------

А вот и нет. Сжатие и разряжение работают по-разному => нелинейно от природы.


От куда там нелинейность?

Имеется ввиду нелинейная зависимость от частоты. ФИ инвертирует фазу в области резонанса, тем самым резко меняет упругость воздушной пружины, которую чувствует диффузор динамика , как второй активный резонатор.

[SilentS]

Shidim, мне в целом интересно как такая модель будет работать. Если в случае разнонастроенных ФИ понятно, там модель имеет общую пружину и две параллельные массы которые складываются в одно целое образуя один резонанс, то в случае ПИ непонятно. Больше переменных.

Если б я понимал как это смоделировать в симуляторе или с помощью эквивалентной электрической цепи, очевидно не спрашивал бы на форуме.

Замоделировать отклик множества ПИ можно в любом симуляторе электрических цепей, нужно только правильную эквивалентную схему выбрать.
Начать можно с изучения этой статьи
https://sdlabo.jp/archives/Passive-R...rts%201--2.pdf
там кстати текстом много чего полезного написано
а вот пример как от акустических параметров к электрическим переходить (можно использовать в качестве референса)
https://circuitdigest.com/electronic...nt-rlc-circuit

[Zotoff]

Odmin

Интерес скорее исследовательский. Хотелось бы понять, как будут работать 3 или больше пассивных излучателя, которые имеют разный резонанс, но стоят в общем корпусе.
Это будет несколько разных резонансов, или они найдут общий знаменатель начав колебаться на одной частоте, либо еще какой-то вариант?

Мне кажется, что будет несколько разных резонансов…
Потому что пассивный излучатель – это, по сути, тот же динамик(!), только без звуковой катушки;
впрочем, как известно, в качестве ПИ можно использовать и исправный динамик с катушкой, которая останется не подключённой.

Если, к примеру, два динамика соединить последовательно и попытаться измерить их общую добротность, то если у них разные резонансы – ничего не получится (т.к. будет два пика на кривой, и совершенно неясно, как от разных пиков отсчитывать уровни –3db и т.д…);
однако же, если взять два динамика с примерно равными резонансами, то тогда добротность соединённой пары динамиков уже можно измерить, и успешно (я проверял).

P.S.
А вот с фазоинверторами такого не происходит(!..)
В частности, если в ящике установить два туннеля с разной длиной (или в общем случае – с разной геометрией), то не будет двух резонансов, а будет только один!!!
Это я тоже проверял (любопытства ради).

[SilentS]

Что-то мне запала эта тема в голову, потратил несколько вечеров, чтобы разобраться в вопросе.
Скажу сразу: ответ, как будет выглядеть АЧХ я пока не придумал, потому что не до конца уверен, как правильно в эквивалентной схеме подключать два ПИ (высока вероятность нагнать пурги).
Но зато я разобрался в вопросе, как могут себя вести два разных ПИ, если их возбуждать динамиком, колеблющимся по гармоническому закону с фиксированной амплитудой (без учета влияния движения ПИ на сам динамик).
Это простая модель не позволяет ни рассчитать АЧХ, ни дает зависимость импеданса от частоты. Но позволяет понять, как могут себя вести два разных ПИ

Мат модель:

Скрытый текст

Я рассмотрел ящик объемом V0 и с равновесным давлением P0.
В ящик я поместил динамик с площадью Sd и смещением Xd. а также ПИ №1 и ПИ №2, которые имеют площадь S1 и S2, и смещаются на x1 и x2.
Так же ПИ характеризуются массами m1 и m2, а также жесткостью собственного подвеса k1 и k2. ПИ превращается в ФИ, если устремить k1 и k2 к нулю.
Динамик колеблется по гармоническому закону Xd(t) = X0 * Cos(Omega t). Очевидно, что x1(t) и x2(t) тоже будут гармонически колебаться.
Задача состоит в том, чтобы найти зависимость амплитуды и фазы x1 и x2 от частоты омега.

Решаем задачу.
Смещение диффузора или любого из ПИ приводит к изменению внутреннего объема ящика на dV = Xd * Sd + X1 * S1 + X2 * S2, и соответственно к изменению давления на величину (в линейном приближении) dP = -P0/V0 * (Xd Sd + X1 S1 + X2 S2);

Ну вроде всё понятно.Дальше я написал линейное диф уравнение движения для ПИ №1:
F1 = S1 * dP - k1 * x1 - gamma1 x1` = m1 x1``,
где
S1 * dP - сила действующая на ПИ из-за изменения давления в ящике
-k1 * x1 - это возвратная сила подвеса ПИ
gamma1 x1* - это потери в подвесе (ввел потери, чтобы резонансы в бесконечность не убегали, на качественное поведение они не влияют).
Значок ` означает производную по времени
m1 x1`` - ускорение умноженное на массу, закон Ньютона короче.
Пишем второе такое же уравнение для ПИ №2
F2 = S2 * dP - k2 * x2 - gamma2 x2` = m2 x2``

Ну и дальше ищем решение в гармоническом виде и решаем линейную систему из двух уравнений.
Формула выглядит страшно, но каждый может повторить при желании

[свернуть]

Переходим к анализу результатов на графиках. И тут выясняется, что "разные" ПИ может означать разные параметры: разную массу, разный диаметр, разную жесткость подвеса.
Одинаковые ПИ - ведут себя одинаково (и слава богу):


Уменьшаем у одного из ПИ жесткость подвеса в 2 раза:

Получаем два резонанса, но ПИ работают "вместе". При этом на верхнем резонансе они движутся в одну и ту же сторону (синфазно), а на нижнем резонансе они движутся в противоположные стороны (антифазно).

Вернем жесткость на место, но увеличим массу в 2 раза:

Результат почти такой же, но слегка отличается. Оно и понятно, т.к. частоты резонансов определяются не только жесткостью подвеса, но и жесткостью воздуха в ящике.
Поэтому изменение жесткости это совсем не одно и то же, что изменение массы.

Попробуем теперь уменьшить жесткость подвеса в 10 раз (это будет ПИ, который похож на ФИ с двумя трубами одного сечения, но разной длины)

Видно, что частоты пиков слегка уменьшились. А еще сильно уменьшилась амплитуда низкочастотного резонанса, когда ПИ болтаются в противофазе.

Уменьшим жесткость подвеса еще в 10 раз (мы приблизились к ФИ еще сильнее)

видно, что низкочастотный пик уже практически исчез, и получилась та самая ситуация, о которой пишет Zotoff в прошлом сообщении: два разных ФИ дают единый резонанс с усредненными параметрами. Противофазные колебания практически не развиваются.

А теперь еще, на последок, интересный набор параметров. Вернем жесткость подвесов на место, но оставим разную массу. И еще уменьшим площадь ПИ в 10 раз
Стоит иметь ввиду, что ПИ малой площади не имеют никакого практического смысла, но интересен результат:

теперь каждый из ПИ дает свой резонанс. По сути, каждый ПИ теперь осциллирует не зависимо от другого.
Такое поведение связано с тем, что ПИ теперь слабо связаны с объемом и еще слабее - друг с другом. Это типа грузики на пружинках, которые каждый сам по себе.

Ну и наконец, два ПИ с близкими параметрами. Масса отличается на 20%, в остальном - одинаковые.

Видно, что они довольно эффективно работают на общей резонансной частоте (хотя один колеблется меньше другого). Так же они имеют противофазный паразитный резонанс на низкой частоте, но малой амплитуды.
Чем больше разница в свойствах между ПИ - тем большую амплитуду будет иметь вредный противофазный резонанс.

Вывод:
Два ПИ всегда дают два резонанса. Один - на усредненной частоте, второй - на более низкой, где они будут работать в противофазе.
Если два ПИ имеют близкие параметры, то синфазная работа будет эффективной, а противофазная практически не будет возбуждаться.
Чем сильнее отличаются ПИ - тем больше будет возбуждаться противофазный низкочастотный резонанс.
ПИ можно развязать друг от друга, если сделать из малого диаметра. Либо очень тяжелыми. Тогда они будут давать каждый свой резонанс, но и давать подъем на НЧ эта система не будет

[Odmin]

SilentS, ух ты ничего себе какой подробный ответ, приятно удивлен что тема заинтересовала не только меня.
Я тут тоже постепенно изучаю вопрос, просматриваю и пытаюсь понять схемы электрического эквивалента акустического оформления. В целом пока понимания немного, но выяснил что ПИ можно представить в виде последовательного notch фильтра из резистора, катушки и конденсатора. Добавление второго, третьего, четвертого ПИ, судя по всему означает параллельное подключение нескольких контуров в эту цепь.

Вот к примеру эквивалентная схема оформления с одним ПИ из VITUIX CAD. Как я понял, цепь справа имитирует сам ПИ (массу, жесткость, потери)