Нелинейность подвеса

[AudioKiller]

С. Бать в одной из книг писал, что при измерении Fs при различных амплитудах сигнала получается разной. Это означает, что при разных амплитудах сигнала жесткость подвеса разная (т.к. Fs зависит только от массы подвижки и жесткости подвеса). Вот измерение резонансной частоты головки Визатон W130S8 при разных амплитудах подаваемой переменки:


Действительно, частота падает при росте напряжения - на больших амплитудах подвес гибче, как будто он растягивается.

Я попробовал сделать по другому. Подавал переменку небольшой величины, а вместе в ней - постоянку. Вот зависимость резонансной частоты от величины постояного напряжения на динамике.


Частота меняется гораздо сильнее, с ростом постоянки частота увеличивается, т.к. подвес натягивается и его жесткость растет. Я думаю, что таким способом можно определять нелинейность подвеса - у разных динамиков она разная - и выбирать более линейные динамики.

Кстати, это должно вызывать очень нехилые интермодуляции...

[funny the rat]

Для тех кто узнал про нелинейность подвеса из этой ветки и принял к сведению, выхлоп ветки не равен нулю

+1
Сергей ей богу лень искать, но была же ветка несколько лет назад в которой дискутировали о токе через голову при измерениях ТС. В ней кем-то (по моему Аудиоманьяком) было запощено пару весьма красноречивых графиков, был в их числе и Cms versus Xmm Displacement я их по отдельности здесь постить не буду проще по линку сxодить.

[Gajdar]

Мощность тормозов динамика численно выражается во параметре Тиля — Смолла "полная добротность динамика", обозначается Qts. В смысле, чем мощнее тормоза, тем меньше величина Qts. Упругие силы сохраняют энергию в системе, попеременно перегоняя энергию из потенциальной (сжатая или растянутая пружина или же подвес динамика) в кинетическую (энергия движущегося диффузора). Вязкие норовят энергию любого движения превратить в тепло и безвозвратно рассеять. Высокая добротность означает, что упругих сил намного больше, чем сил трения. Понятия «добротность» в источниках нет, есть quality factor в английском, из которого возникло обозначение этой величины Q, что это как бы оценка качества колебательной системы.

В некоторых зарубежных источниках, демпфированием подвижной системы называют
процессы перехода кинетической энергии подвижной системы в потенциальную энергию (сжатия) пружины (и механической и электрической) после окончания импульса сигнала и дальнейший колебательный (переходной) затухающий процесс (за счет потерь и механических и электрических добротностей) установления подвижной системы в состояние покоя.
Если по Фердуеву, то демпфирование -это по сути потери энергии при этом колебательном процессе, которые рассеиваются через внутренние потери в упругих элементах подвеса, и эту долю потерь можно оценить отдельной величиной добротности, она носит название механической, обозначается Qms. Вторая, бОльшая часть рассеивается в виде тепла от тока, проходящего по звуковой катушке тока, ей же выработанного противо-ЭДС и замкнутой через малое выходное сопротивление усилителя. Это — электрическая добротность Qes.

Суть процесса неизменна, различие в терминологии.

В популярной литературе на английском языке чтобы не рассусоливать понятие добротность, применяется формулировка демпфирование в общем понимании остановки диффузора после окончания сигнала и переходного колебательного процесса. Этой терминологией я и пользуюсь.

В идеале, идеальная диафрагма имеет нулевую массу, и кинетическая энергия после прекращения сигнала такой мембраны будет нулевая. Идеальная пружина тоже сразу вернулась на место. Раз реальная мумбрана излучателя имеет определенную массу -то после прекращения сигнала что то должно остановить эту массу и потом вернуть в исходное состояние. Вот сам процесс остановки, торможения подвижной системы всеми упругими силами+потерями именуется в таком виде демпфированием. По сути, это действительно скорее "компенсация" кинетической энергии ПС потенциальной энергией пружинки подвеса (комплексной.включая потери). Как только подвижная система остановилась в верхней точке сжатия пружин - поехали назад... вот тут "потери" уже демпфируют саму пружину...
Но я лично не видел понятия "компенсация", "торможение" или аналогичного ни в нашей, ни в западной литературе. Переходной процесс - да, но это скорее стадия возврата.....

[ypvypv]

Воздух в ящике - самая линейная пружина.

Я не претендуя на истину, но вышеупомянутое утверждение - заблуждение.

[DECEMBER]

дополнительной пружиной НЕЛЬЗЯ задемпфировать подвижную систему головки. Добротность от этого только возрастёт!!!

Пардон... Подали импульс. Передали системе определённое количество энергии. Энергия распределилась между "подвижной системой головки" и дополнительной пружиной". То есть перемещение "подвижной системы" будет меньше из-за потери части энергии? Чем не демпфирование?

[Gajdar]

ypvypv, а доказать слабо?

[Borman]

ypvypv

Я не претендуя на истину, но вышеупомянутое утверждение - заблуждение.

И не единственное...

Gajdar

Вторая составляющая - акустическое демпфирование...Увеличивается жесткость пружинки, которая препятствует перемещению ПС, на её растяжение тратится некоторая энергия - это и есть акустическое демпфирование компрессионного подвеса.

.

Гайдар, подобная путаница (или незнание) в терминах, приводит к утверждениям, подомным приведённому в цитате выше!!!
Энергия (дополнительная), в данном случае, расходуется на преодоление сопротивления дополнительной упругости. К демпфированию это никакого отношения не имеет. Это грозит только снижением эффективности преобразования (КПД) и ВСЁ!!! Перераспределятся силы.

Если же Вы говорите о снижении влияния массы подвижной системы на переходные процессы, в результате уменьшения её доли в результирующем распределении сил, при увеличении жесткости подвеса и неизменной массы подв. системы, то ИМХО Вы правы. Но чтоб Вас понимали не только Вы сами, называйте вещи так, как это принято в самом выразительном и богатом на планете языке. А то используем какие-то обрубки из пародий на языки, в которых нельзя даже бытовые вещи ясно и точно выразить.

PS Упругость присутствует, как сила, всегда, когда есть отклонение системы из положения равновесия. Потери действуют только при движении системы, причем в обоих направлениях, и бесследно исчезают (равны нулю), когда система останавливается в любом положении.

По-моему так!!!

[Gajdar]

DECEMBER, вот в этой твоей формулировке и зарыта некоторая собака. в терминологии "демпфирование".

Такое ощущение, что затраты энергии импульса на работу по сжатию пружины не является потерями. Это снижение эффективности преобразования, ладно допустим это так пока действует сигнал.

После окончания импульсного воздействия - идет дальнейшее сжатие этой пружины... и когда кинетическая энергия подвижной системы полностью переходит в потенциальную энергию сжатой пружины (ну минус естественно реальные потери на трение), происходит остановка ПС.
Чем больше масса подвижной системы - тем больше упругости подвеса должно быть чтобы эту массу остановить. Плюс в этом процессе участвуют те самые потери, без них никуда. Весь процесс после прекращения импульса является ли демпфированием подвижной ситсемы? И принимает ли тут участие пружина?

[Borman]

DECEMBER Добротность это разница в поведении системы на резонансе и вне его.
Дополнительная пружина изменит обе составляющих!!! Добротность возрастёт - потери остались прежними, а силы увеличились.

[Gajdar]

Про ЗЯ
http://www.avtozvuk.com/az/2006/02/020-029.htm
особенно эта часть.
Для проверки своей идеи Вильчур собственными руками изуродовал вполне исправный 12-дюймовый динамик Western Electric. Пока он был исправен, имел вполне традиционную для басовых динамиков того времени резонансную частоту 50 Гц. Для того чтобы динамик нормально играл, ему требовался объём около 300 л. Вильчур удалил гофр, заменив его кольцом, выдранным из обивки матраса (тоже, вероятно, до тех пор исправного), и вырезал большую часть центрирующей шайбы. Получившееся после высыхания клея чудо техники обладало резонансной частотой 12 Гц, жёсткости подвеса едва хватало на то, чтобы удержать звуковую катушку в зазоре. На резонансную частоту 50 Гц осквернённый Western Electric вышел в объёме 60 л. При этом, как посчитал Вильчур, только 6% упругости системы порождалось остатками подвеса, остальные 94% приходились на упругость воздушного объёма. Нелинейные искажения на низких частотах снизились в разы. То, что при этом в разы уменьшились габариты акустической системы, Вильчур, как истинный маньяк высококачественного звуковоспроизведения, поначалу и не заметил. Хотя именно это принесло ему и деньги, и неприятности.

Так почему же воздушный подвес хуже своего тряпичного (резинового,пластикового и т.п.) собрата..

[DECEMBER]

Энергия (дополнительная),

Откуда она взялась?

Такое ощущение, что затраты энергии импульса на работу по сжатию пружины не является потерями.

Если рассматривать именно импульс, то являются. И направления кинетической энергии "подвижной системы" и "дополнительной пружины" будут совпадать только на некотором отрезке времени. В итоге потери полезной (или бесполезной) работы должны быть больше. Может, разберёмся с самим термином "демпфирование"?

[Александр К.]

Вот сам процесс остановки, торможения подвижной системы всеми упругими силами+потерями именуется в таком виде демпфированием. По сути, это действительно скорее "компенсация" кинетической энергии ПС потенциальной энергией пружинки подвеса (комплексной.включая потери).

Демпфирование - это потери и только потери. Остальное - неправильный перевод.

[Aquarius]

была же ветка несколько лет назад в которой дискутировали о токе через голову при измерениях ТС

Кажется нашел... Эта ?

[funny the rat]

Такое ощущение, что затраты энергии импульса на работу по сжатию пружины не является потерями.

при сжатии пружина несколько нагерется вот этот нагрев и будет твоим демпфированием.
Вот определение термина http://bse.sci-lib.com/article023059.html

Кажется нашел...

Да эта

[Borman]

Такое ощущение, что затраты энергии импульса на работу по сжатию пружины не является потерями.

Gajdar Вы опять пытаетесь называть предметы чужими именами, мотивируя тем, что результат один и тот-же.

Поезд можно остановить, включив тормоз (увеличив потери трением в колодках). А можно остановить его на подъёме, не приняв соответствующих мер к его преодолению. В обоих случаях скорость будет погашена, но в одном случае в результате потерь, в другом в результате воздействия внешней силы. Это разница принципиальная!!!

Потерями нельзя изменить частоту резонанса, а упругость оказывает на неё прямое влияние.

Вторая составляющая - акустическое демпфирование...Добавляя этот самый "обьем" мы увеличиваем акустическую составляющую в этой троице. Увеличивается жесткость пружинки, которая препятствует перемещению ПС, на её растяжение тратится некоторая энергия - это и есть акустическое демпфирование компрессионного подвеса.

Вроде бы пишут, что акустическое демпфирование заключается в другом!!?? А именно, выбором акустического оформления, создается бОльшая акустическая нагрузка на диффузор громкоговорителя. Акустическое сопротивление среды пропорционально ускорению и площади диффузора. То-есть действует так же, как и потери - только при движении (при ускорении). Поэтому и называется акустическим демпфированием.

По-моему так!!!

[gross]

Поезд можно остановить, включив тормоз (увеличив потери трением в колодках). А можно остановить его на подъёме, не приняв соответствующих мер к его преодолению. В обоих случаях скорость будет погашена, но в одном случае в результате потерь, в другом в результате воздействия внешней силы. Это разница принципиальная

Offтопик:
В примере с поездом остановка происходит в обоих случаях в результате действия силы: Для трения в колодках это F = P*Kтр, где P - сила прижатия колодок, Kтр - коэффициент трения. Для остановки на подъеме - вектор веса и реакция от рельс по нормали дает вектор силы направленный в сторону уклона. В обоих случаях действует сила, останавливающая поезд. Только в первом случае кинетическая энергия переходит в нагрев колодок, а во втором - в потенциальную, так как поезд на подъеме поднимается на некоторую высоту.

Добавлено через 11 минут

http://www.avtozvuk.com/az/2006/02/020-029.htm

Пытливые умы более 50 лет назад знали про нелинейность подвеса головок. А про нелинейность реальных (неидеальных) пружин лет сто, как уже знают. Но любое знание можно переизобрести.

[Korotkoff]

Пардон... Подали импульс. Передали системе определённое количество энергии. Энергия распределилась между "подвижной системой головки" и дополнительной пружиной". То есть перемещение "подвижной системы" будет меньше из-за потери части энергии? Чем не демпфирование?

Ваша ошибка в том, что энергия не потерялась, а перешла из одного вида в другой. Она это может делать до бесконечности.

После окончания импульсного воздействия - идет дальнейшее сжатие этой пружины... и когда кинетическая энергия подвижной системы полностью переходит в потенциальную энергию сжатой пружины (ну минус естественно реальные потери на трение), происходит остановка ПС.
Чем больше масса подвижной системы - тем больше упругости подвеса должно быть чтобы эту массу остановить. Плюс в этом процессе участвуют те самые потери, без них никуда. Весь процесс после прекращения импульса является ли демпфированием подвижной ситсемы? И принимает ли тут участие пружина?

Для того, что бы сдвинуть на то же расстояние более тяжелую подвижную систему, и преодолеть упругость более упругой пружины нужно приложить большую силу. Т.е. чувствительность динамика стала значительно ниже. При том же первоначальном смещении процесс прекращения колебаний будет дольше. Данный процесс можно назвать демпфированием, но очень плохим.

ypvypv, а доказать слабо?

Нет ничего проще. При смешении поршня с единичной площадью в единичном объеме на половину внутрь давление изменится в 2 раза. При таком же смещении наружу, давление изменится только в полтора раза. Здравствуй вторая гармоника.

Вот определение термина http://bse.sci-lib.com/article023059.html

ФИ как раз является такой системой, он настраивается на резонанс динамика. Смещение на резонансной частоте значительно уменьшается.

Добавлено через 5 минут

Offтопик:
В примере с поездом остановка происходит в обоих случаях в результате действия силы: Для трения в колодках это F = P*Kтр, где P - сила прижатия колодок, Kтр - коэффициент трения. Для остановки на подъеме - вектор веса и реакция от рельс по нормали дает вектор силы направленный в сторону уклона. В обоих случаях действует сила, останавливающая поезд. Только в первом случае кинетическая энергия переходит в нагрев колодок, а во втором - в потенциальную, так как поезд на подъеме поднимается на некоторую высоту.

Offтопик:
И всеже разница принципиальная. В первом случае поезд останется стоять, во втором скатится с горы.

[gross]

И всеже разница принципиальная. В первом случае поезд останется стоять, во втором скатится с горы

Offтопик:
Для факта остановки поезда - это все равно, каким способом его остановили. А что будет потом - это второй вопрос. Например,
увеличившуюся температуру колодок можно так же перевести в энергию и разогнать поезд, как он разгонится от потенциальной, полученной от набора поездом высоты.

[Gajdar]

Да ладно, чет с этим пониятием "демпфирования" ибо оно вводит больше путаницы и в терминологии и в процессах.

Условно - "по фердуеву" пусть так и будет - акустическое демпфирование - это внесение потерь в акустический подвес, пусть в виде шерсти а закрытом ящике, механическое демпфирование - внесение потерь в материал подвеса пусть в виде вязкой демпфирующей жидкости или за счет введения магнитной жидкости зазор или токопроводящего разрезанного каркаса катушки. Электрическое демпфирование - взаимодействие противоЭДС катушки и выходного сопротивления усилителя.

Выбор акустического оформления, где создается бОльшая акустическая нагрузка - это "Loading" скорее уж тогда а не "damping" раз уж мы определились, что дампинг чисто потери. Примерном такого вида "нагрузки" является скорее рупор. А акустического демпфирования - это заполнение ватой ящика.

Тогда, если использовать термин Q (квалити фактор), или Российский термин добротность. Динамик будет разКуирован, заКУирован и переКУирован. (Qtc=1.5 Qtc=0.707 или Qtc=0.3) b (насколько красивее звучит раздемпфирован, оптимально задемпфирован или передемпфирован)

Первые упоминания об этом параметре все таки можно отнести к книге Leo L Beranek Acoustics первый выпуск 1954 года.
Вот там ( и естественно и у алдошиной) есть формула добротности (механической) Q= 2PiFoMms/Rms
Далее уже Смолл и Тиль дополнили электрической добротностью.
такая формула Qms=1/(RatCat*2пFc) Qec=2пFcReMacS(квадрат)d)
и полная добротность Qtc=QecQmc/(Qec+Qmc)=1/(WcCatRat) где Wc=2PiFc=SQRT(CatMac). Уже у Смолла и у алдошиной для ЗЯ......
Я понимаю, что формулы корявовато написал,
http://audioweb.cz/down/closed-box-l...ystems-1+2.pdf
более точно посмотреть можно.
В этих формулах взаимосвязаны и масса подвижной системы и упругость подвеса и упругость оформления и упругость подвеса и потери на трение в подвесе и Bl и Re.

В отношении компрессионного подвеса (ЗЯ).
В отношении 35 сантиметрового поршня, который смещается на 1-2см в ящике объемом 60дм кубических. Каков будет уровень этой самой второй гармоники то...
И в отношении того же динамика с жестким подвесом, резонансная частота которого меняется на 10-15 процентов в пределах тех же самых 1-2 сантиметров хода.
Эдгар Вильчур как раз и доказал, что для реальных громкоговорителей (вернее для одного и того же) с одной и той же резонансной частотой в 50 герц для 12" - уровень искажений на НЧ уменьшился значительно.

Что касается поезда и колодок))) то мы зажимаем поезд между двух пружин и колодки врублены всегда. Причем, еолодки прицеплены к пружинам... После окончания импульса - кинетическая энергия поезда действительно частично переходит в потенциальную энергию сжатой пружины. Пружина толкает поезд обратно и те же колодки все так же переводят теперь уже частично энергию пружины в тепло.... и так до полной остановки.
Вопрос "демпфированности" был в том, где остановится поезд - сразу после окончания сигнала или еще немного проедет... вот тут как раз сумма потерь+упругость пружины будут тормозить поезд. Вот это я пытался назвать демпфированием поезда. Так как демпфированием принято называть только колодки... ну так и ладно.

[Nota Bene]

бОльшая акустическая нагрузка - это "Loading" скорее уж тогда а не "damping"

Это как раз то, ради чего динамик и проектировался За счет более оптимального согласования с воздушной средой активная составляющая акустической энергии будет безвозвратно уходить от диффузора в окружающее пространство (КПД динамика), при этом реактивная составляющая излучения ("пружинка") будет обмениваться энергией с динамиком, внося свои коррективы в параметры колебательной системы. Читаем того же Фурдуева.

[Borman]

Пружина толкает поезд обратно и те же колодки все так же переводят теперь уже частично энергию пружины в тепло.... и так до полной остановки.
Вопрос "демпфированности" был в том, где остановится поезд - сразу после окончания сигнала или еще немного проедет... вот тут как раз сумма потерь+упругость пружины будут тормозить поезд. Вот это я пытался назвать демпфированием поезда. Так как демпфированием принято называть только колодки... ну так и ладно.

Gajdar Ну слава богу, договорились!!! Только пример с поездом - это не модель, а способ показать разницу между двумя процессами (одна сила присутствует только во время движения, вторая постоянно, когда поезд "залез" в зону её интересов).

Про компрессионный подвес - я не верю, что с ним могут быть получены более низкие искажения, чем с жестким. Возможно я заблуждаюсь, но здравый смысл (мой) очень убедительно говорит об обратном...

Nota Bene

...активная составляющая энергии будет безвозвратно уходить от диффузора в окружающее пространство, при этом реактивная составляющая будет обмениваться энергией с динамиком...

Как здОрово и просто сказано!!! Респектище!!! Я бы никогда не смог так сжато и точно!!!