Четвертьволновик (ЧВ) простыми словами
Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.
Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в фазоинверторе. При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.
Основные достоинства ЧВ:
- сниженная степень групповых задержек, проработанный бас и детальность, иногда превышающая закрытый ящик;
- широкий и плавный частотный диапазон — в случае правильного подхода с лёгкостью отрабатываются верхний и нижний бас;
- повышенный уровень КПД, на 20–40% больше чем у фазоинверторов или бандпассов и на 150-300% чем у закрытого ящика.
Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.
Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.
Преимущества и недостатки
Но отрицательных сторон в нем мало, многие их даже и не замечают:
- Система громоздкая. Иногда занимает полностью багажник.
- Не подходит для использования с мощностью, в два раза превышающей номинальную мощь сабвуфера.
А вот преимущества в установке резонатора значительные:
- Групповые задержки низкого уровня. Очень точная детальность и переработка баса.
- Воспроизводимые частоты становятся плавными и расширяется их диапазон. Если осуществить грамотный расчет четвертьволнового резонатора, он легко отрабатывает как верхние, так и низкие басы.
- КПД высокий.
Акустическое оформление лабиринт (четвертьволновой резонатор)
Это весомые аргументы для установки четвертного резонатора. Многие автолюбители приноровились осуществлять монтаж своими руками. Но важно правильно делать анализ будущей системы и производить верные расчеты. Можно произвести расчет четвертного резонатора онлайн. Сейчас существуют сайты, предлагающие удобную технологию расчетов. Программа называется Quarter Wave box. Это легкий и быстрый способ анализа и проектирования ЧВ коробов. Quarter Wave box бесплатная программа.
Расчет ЧВ
Площадь сечения порта зависит от размера динамика.
Рассчитывается в специальных программах, для усредненных и упрощенных расчетов берется эффективная площадь диффузора.
Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.), она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но так же Sd можно рассчитать самому
Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;
Sd = π(D/2)2
где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.
Для квадратного сабвуфера вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.
Эффективная площадь сабвуферов
Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:
— длина порта, м.
где:
Fb – желаемая частота настройки , Hz
Оптимальный диапазон 35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.
Пример расчета
Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.
Sпорта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²
Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.
Самостоятельный расчет
Существует установленная формула, которой удобно пользоваться. Нужно знать следующие показатели:
- Площадь сечения туннеля (S).
- Калибр сабвуфера (R).
- Площадь диффузора (Sd). Расстояние от центральной точки диффузора до центральной точки подвеса. Можно измерить простой линейкой.
Владея этими данными, применяется формула: S=1.5*3.14*((R^2)).
Четвертьволновой резонатор
Настройку резонатора определяет длина туннеля. Онлайн расчеты проводить проще: здесь достаточно вставить все параметры в электронную формулу. Система автоматически рассчитает результат.
Виды ЧВ
Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.
Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие от классического прямого ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.
Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой АЧХ.
Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:
Длина порта в зависимости от типа ЧВ
ЧВ для комнаты
Четвертной резонатор для комнаты выстраивается не так, как ФИ обычный. Его рассчитать и установить тоже можно своими руками. Кроме грамотного расчета здесь имеет значение место расположение колонок в комнате.
Схема работы ЧВ резонатора
Первым делом следует проверить фазу. Это необходимо для убеждения в том, что динамики НЧ правильно подключены к усилителю. То есть плюс динамика к плюсу усилителя. И наоборот, минус к минусу.
Нюансы
- Важно правильно оформить повороты. Это накладки, устанавливаемые во внутренних углах крепления перегородок лабиринта, для предотвращения увеличения площади сечения порта в местах поворотов. Расстояние между краем горизонтальной перегородки и поверхностью скругления должно быть равно ширине тоннеля на прямых участках. Иначе на поворотах получится форма в виде песочных часов, что вызовет отклонения значений частоты настройки.
- В виду особенностей строения ящика, благодаря большому количеству перегородок материал для саба до 12″ можно брать толщиной от 16 мм.
- Есть разновидность ЧВ, которую еще называют лабиринтом Рогожина. Если хотите углубиться в теорию и вникнуть в расчеты то вот сайт где представлен сам труд разработчика.
Акустическое оформление лабиринт (четвертьволновой резонатор)
Добрый вечер всем форумчанам! Прочитав комментарии, сразу вспомнил институт и предмет АФУ с антеннами, длинными линиями и телеграфными уравнениями… Считаю не совсем корректно (а точнее, совсем не корректно) сравнивать эффективность излучения линейных вибраторов радиочастотных систем различной длины (четверть волны, полуволновых) с эффективностью излучения акустического лабиринта, ибо излучает не сам лабиринт (хоть полуволновый, хоть четвертьволновый), а его выходное отверстие, которое подобно легкой поршневой диафрагме порождает сферическую звуковую волну. Нет смысла доказывать, что наш лабиринт это длинная линия с распределенными параметрами. Волновое сопротивление такой линии равно произведению плотности воздуха на скорость звука и на площадь сечения лабиринта. Если линия однородна и нагружена на сопротивление, равное ее волновому сопротивлению, то линия считается согласованной и в ней распространяется только бегущая волна. Неоднородность нашей четвертьволновой линии в виде открытого порта (то есть связи с окружающей средой) порождает отражения (резонансы), частоты которых (основной тон и обертоны) будут соответствовать длине конкретного лабиринта. В общем случае, нагрузка нашей четвертьволновой линии-лабиринта комплексная и содержит активную и реактивную составляющие. Убрав все выкладки, получаем, что при резонансе на основном тоне, активная составляющая входного импеданса четвертьволнового лабиринта частотно-независима и равна произведению плотности воздуха на скорость звука и на площадь сечения. Реактивная часть входного импеданса частотнозависима и “бежит” к нулю при уменьшении длины волны (возрастании частоты) и при увеличении расстояния от порта “до слушателя”. Кроме того, помним, что четвертьволновый отрезок длинной линии подобен параллельному контуру на сосредоточенных параметрах (LC – контур) и на резонансной частоте обладает максимальным сопротивлением. Источником энергии для резонирующего ЧВР служит динамик, который и подпитывает резонирующий лабиринт энергией. Поэтому, когда народ пишет, что “ЧВР закрыт” (очевидно на резонансной частоте) и “излучает только диффузор”, то это не так: при настройке четвертьволнового лабиринта на резонансную частоту динамика, как раз интенсивно излучает отверстие лабиринта, а амплитуда колебаний диффузора минимальна и динамик излучает очень слабо. А вот “местечковые резонансы” (по-моему это обертоны трубы, открытой с одного конца) имеют место в любой трубе, как в полуволновой, так и в четвертьволновой и с ними справляются укладкой стенок лабиринта ЗПМ. По-моему, делать полуволновый коленвал, чтобы сдвинуть фазу на 180 градусов – дело хлопотное в смысле габаритов, а вполовину короткий ЧВР в нашем случае – “самое оно” для поклонников лабиринта. Что касается “четвертьволнового аппендикса, выравнивающего АЧХ излучателя”: это не “аппендикс” и его длинна не равна четверти длины волны. На самом деле инженер Рогожин в своём четвертьволновом лабиринте “просто” сместил НЧ динамик относительно начала ЧВР лабиринта на одну треть его длины, чтобы подавить первый (и самый низкочастотный) обертон, частота которого равна 3c/(4L). Этот самый низкочастотный обертон (относительно более высокочастотных 5c/(4L), 7c/(4L), 9c/(4L), …), который наиболее трудно задавить ЗПМ. Более высокочастотные обертоны начинает более-менее эффективно глушить ЗМП. На условия возбуждения нашего ЧВР на основной частоте “такое” смещение динамика, равное одной двенадцатой длины волны (соответствующей основной частоте лабиринта), практически не влияет, а для волны, длина которой соответствует первому обертону, условия возбуждения из-за отражения от закрытой стенки ЧВР (фазовый набег) будут другие. В итоге, на выходе лабиринта колебания с частотой первого обертона будут сильно ослаблены. Всем доброго здоровья от Распони!
ЧВ для выхлопной системы
Четвертьволновой резонатор для выхлопной системы способен гасить звуки низких частот, которые образуются из-за работы двигателя. Для этой цели он и устанавливается.
Перед самостоятельной сборкой подобного резонатора нужно уяснить несколько правил:
- Материал выхлопной системы напрямую влияет на результат устранения шумов. То есть, чем толще материал, тем эффективнее.
- Конструкцию резонатора надо продумывать и просчитывать заранее.
- Замена ЧВ короба влияет на соотношение поступательного воздуха и выхлопных газов.
ЧВ короб
Поэтому следует проводить сопутствующую регулировку фильтрации и подачи воздуха.
