Механические резонансы в корпусах громкоговорителей
Дополнительные замечания
Существуют и другие элементы, влияющие на вибрации стенок окончательно изготовленного корпуса. Они включают в себя демпфирование, внутреннее поглощение и дополнительные ребра жесткости.
Демпфирующий эффект присущ всем материалам и варьируется в широких пределах. Следует обратить внимание на два результата от демпфирования. «Затягивание», или стремление стенок продолжать вибрировать на резонансной частоте после того, как исчезла вызвавшая вибрацию сила, предотвращается или уменьшается высоким демпфированием материала панели. Также демпфирование ведет к снижению вибраций панелей и, следовательно, уменьшению интерференции между переизлученной стенкой акустической энергией и предполагаемым выходным сигналом громкоговорителя. Муар [статья в предыдущем номере М12В] обсуждает демпфирующие характеристики древесины разных пород.
Внутреннее поглощение обеспечивается путем заполнения корпуса звукопоглощающими материалами, такими как стекловата или покрытия стенок корпуса этими же материалами. Таппан показывает, как подобный звукопоглощающий материал может уменьшить резонансный отклик панелей. Несмотря на это, снижение на 1дБ или около того, достигнутое Таппаном, нельзя признать слишком уж значительным, и во многих случаях заполнение корпуса стекловатой не дает такого ощутимого улучшения, как это порой рекламируется.
Ребра жесткости представляются наиболее эффективным из простых способов уменьшения резонансных эффектов. Принимая во внимание рис. 1, можно заметить, что ребро жесткости, выполненное вдоль длинной стороны панели, действует весьма эффективно и дает увеличение резонансной частоты в 2,5?3 раза по сравнению с панелью без таких элементов. По рис. 2 можно определить, что, если максимальное расстояние между ребрами жесткости уменьшить до 25 сантиметров, то основные резонансные частоты панели поднимутся выше 1000 Гц.
Относительно грамотного размещения ребер жесткости и переборок следует сделать несколько замечаний. Стенки корпуса, идентичного протестированному ранее, были дополнительно укреплены планками из сосны сечением 25 х 50 мм, прикрученными шурупами длиной 25 мм с интервалом между ребрами жесткости 75 мм. Планки устанавливались длинной стороной перпендикулярно панели. Резонансные частоты возросли лишь слегка (на 10?20 Гц). Это подчеркивает, что ребра жесткости должны быть намного более жесткими на изгиб, и, поскольку условия закрепления краев стенки являются наиболее важными, желательна и более высокая жесткость на кручение. Предполагается также, что возможно использование алюминиевых или стальных элементов корпуса, хотя это еще не было исследовано экспериментально.
В заключение следует заметить, что основные резонансные частоты пропорциональны квадратному корню жесткости панели, деленному на массу панели на единицу площади. Это предполагает, что, используя очень жесткий и одновременно легкий материал, можно увеличить основную частоту за пределы «проблемной области». Использование легких панелей «сэндвичевой» конструкции, как предлагает Таппан, может выполнить эту задачу еще лучше, хотя, опять же, пока не получило подтверждения на практике.
