WinISD教程之设计音箱

  • 1,512

设计音箱是通过使用项目窗口来完成的,一旦你从数据库中选择了一个扬声器和你计划将这个单元放入的箱体类型,就会出现该窗口。你需要做的设计音箱(项目)都是在该项目窗口中完成的。

你可以加载任意数量的扬声器单元,加载的每个扬声器都有自己的项目窗口,该窗口“曲线”图形上各自的曲线(每个曲线代表其对应的项目窗口)。每个曲线也将有自己的颜色,可以通过单击曲线“项目窗口”底部的颜色栏来更改颜色。顺便说一句,“曲线”是下图中弯曲的绿色线条(在本例中为绿色,如上所述,你可以将其设置成任何你想要的颜色)。出于演示目的,请继续加载JL Audio 10W1-4扬声器。

WinISD教程之设计音箱

同样,你需要来设计的音箱都是在无处不在的项目窗口中完成的!项目窗口有七个选项卡(如果使用密闭箱,则有六个选项卡,因为在这种情况下不需要风管选项卡,而且在设计无源辐射器系统时,无源辐射器也有自己的选项卡),每个选项卡的描述如下:


Driver Tab 扬声器选项

WinISD教程之设计音箱

在这里,你可以查看或更改你的扬声器规格,也可以更改你想放进箱体里的单元数量,以及(如果不止一个)扬声器的配置方式。

此外,还可以指定在每个扬声器圆锥体中放置的配重。通过这种方式,可以使扬声器的共振频率降低。但没有什么是免费的,你会失去灵敏度,更糟糕的是,你的扬声器Q值会上升。如果想查看或更改扬声器参数,只需单击“参数”(Parameters)框,就会出现一个下拉窗口,显示扬声器的参数:

WinISD教程之设计音箱

只需单击即可更改显示值的单位,双击可以调整扬声器参数的数值。但是,请记住,在此处所做的任何更改都是临时的,并且在退出WinISD后将被设置回默认值。

你可能已经注意到除了型号输入字段之外还有一个小的扬声器图标。如果你想对扬声器数据字段进行更详细的检查,你可以在“编辑器”按钮中将扬声器对象“拖动”到扬声器编辑器窗口图标中。可以通过在该图标中单击并按住鼠标左键,然后将该图标拖动到编辑器中来完成此操作,这将打开扬声器编辑器。

在该窗口的“放置”(Placement)部分,您可以选择要在同一个箱体中使用的扬声器数量,以及它们是“标准”配置还是“Isobarik”(复合)配置。请记住,在此处选择的放置选项是使用最初加载扬声器时选择的箱体类型(即密闭、开口、带通)进行计算的。此时无法更改箱体类型。如果要比较同一扬声器在不同的箱体类型中的表现,则必须在不同的箱体类型中重新加载扬声器单元。


Box Tab 箱体选项

这是WinISD最强大的部分!虽然你可以在几秒钟内完成你需要完成的事情,但你可能会发现自己在这里修修补补了几个小时。。。仔细阅读本节内容!

WinISD教程之设计音箱

第一次打开此选项卡时,将显示默认的“容积”和“谐振频率”数据。有时,“默认”的容积太大而不实用,或者你只是在现有扬声器系统的基础上增加一个扬声器,需要不同的曲线。通过手动更改箱体的大小(或风管尺寸),输出的曲线图会发生变化。曲线图中的这些变化代表了完成音箱在实际试听中的一些表现。

对于带通箱,有两个腔室,前室和后室。后室通常位于扬声器的后方。

有两种方法可以改变箱体的容积(从这里开始,称为Vb)和音箱的调谐频率(从这里起,称为Fb(在开口箱上))。你可以手动完成,方法是双击要更改的数值,然后输入新的值(曲线图形会随着每次输入而实时更改,无需按回车键),也可以用鼠标“动态”完成!

要直接使用鼠标更改数值,请执行以下操作:

确保您处于“项目窗口”的“箱体选项”部分。

将光标放在音箱的示意图上(在显示“box Shape”的文本下方)。

在移动鼠标的同时单击并按住鼠标左键。。。鼠标的左/右移动将改变Vb,上/下移动将改变Fb(在开口箱上)。请注意,绘图曲线会随着鼠标移动而自动更改!

继续移动鼠标,直到显示所需的图形。

这个功能的强大之处在于,你不再需要手动输入更改,你希望这些更改能产生所需的曲线图!你只需“拖动并绘制”你想要的曲线,必要的箱体尺寸已经自动为你计算和显示了!还可以在更改另一个参数时“锁定”一个参数(容积或调谐频率)。

这一点,再加上同时加载和查看多个扬声器的曲线图,为你的音箱选择正确的扬声器单元变得轻而易举!

除了频率响应之外,还有其他问题。其中最重要的是功率处理能力。这意味着,在不超过最大位移极限的情况下,我们的设计可以承受多大的功率。可以通过查看“最大功率”图来估算这一点:

WinISD教程之设计音箱

曲线图清楚地向我们展示了关于开口箱众所周知的事实,即它们的功率处理在低于调谐频率的情况下被严重削弱。最佳功率处理是在调谐频率附近实现的,因为其声学谐振对扬声器形成声负载。

单击“箱体形状”按钮可激活“箱体形状”计算器:

在“高级->”按钮下,可以找到箱体损耗的调整。在那里,你可以看到每种损耗类型会对你的箱体设计产生什么影响(值越小,损耗越大)。有三种类型的损耗:

Ql,泄漏损耗。这些是由箱体或扬声器本身的泄漏产生的。一般来说,这是开口箱中最主要的损耗类型。典型值为5-20。在制作实际的箱体之前,这是完全不可能预测的。对于质量合格的箱体,WinISD pro默认使用10的Ql。

Qa,吸收损耗。这些是由箱体中的损耗产生的。任何填充物都会增加吸收损耗。箱体里没有填充物,100是典型值,塞满填充物的箱体大约为3-5。

Qp,风管损耗。这些是由风管产生的。风管有一些阻尼(如果没有一些阻尼,空气实际上不会流过风管)。事实上,通过将其设置为非常小的值,可以将开口箱变成密闭箱!

当点击“高级->”(Advanced)时,会打开一个弹出菜单,可以在其中查看当前损耗参数:

WinISD教程之设计音箱

当从此弹出菜单中选择特定的损耗类型时,将出现一个小窗口:

WinISD教程之设计音箱

如上图所示,选择“Ql”。在这里,您可以输入新的损耗值,也可以使用类似的拖动方法,点击输入框旁边的白色方块。同样,曲线图形将实时更新。


Vents Tab 风管选项

单击风管选项显示风管(开口)信息。

WinISD教程之设计音箱

在这里,你可以决定你想在箱体上放多少个风管和使用什么形状的开口。当然,风管用于将箱体“调谐”到你在曲线图窗口中设计音箱时选择的频率。箱体的大小和-3dB(截止)频率决定了风管的尺寸。

曲线上第一个共振峰表示风管共振频率。

这里非常重要的是让你的风管直径足够大,这样空气速度峰值就不会超过空气中声速的5%。也就是说大约为17米/秒。可以使用“后开口-空气速度”(Rear port - Air velocity)图进行检查,首先将模拟功率设置为预期最大功率,请参阅“信号”选项。在这种情况下,Pe为125W。

WinISD教程之设计音箱

在这里,速度在20.8Hz处达到峰值。峰值空气速度约为23.3 m/s,这是一个有点高的值。这可能是个问题,也可能不是个问题,具体取决于使用时的实际情况;如果你不期望在这个频率附近有非常强大的声音,应该不会有任何问题。但是,如果您想安全起见,请使用较大直径的风管或多个风管。

如果风管风速太高,降低速度的唯一方法是增加端风管的数量或直径。当然,这要权衡好!如果你让风管直径更大,它们将能够通过更多的空气。然而,在这样做的过程中,降低了箱体中扬声器的“负载”,这也会更改音箱的-3dB点。回到你想要的-3dB点的唯一方法是再次“加载”扬声器。那要怎样呢,你必须让新的、更大直径的风管变得更长!这迫使扬声器更加努力地工作将空气泵入和泵出箱体,并将-3dB带回它应该在的位置。注:风管的末端必须至少与箱体的任何内壁相距大于其直径。

“好吧,所以我把风管做得更大,有什么大不了的吗?”你说。好吧,如果你正在为家里制作大型音箱,那么这对你来说可能不会有太大问题。然而,如果你正在制作小型音箱,那么风管长度的增加确实是一个大问题,因为你需要的风管长度可能比你的箱体容积更大!

目前有三种方法可以解决这个问题:

1.使用弯管。柔性卡套管设计为能够在箱体内扭转和转动,因此,如果您的端口需要14英寸长,而外壳的最长边是12英寸,你只需在其中弯曲和扭转卡套管即可完成。但是,这种方法占用了你箱体里大量的内部空间,你最好考虑清楚,否则你的音箱听起来会像垃圾。此外,这种柔性管道也不是很灵活。它的转弯半径很大。

2.使用矩形开口。就长度而言,矩形风管可以让您“物超所值”。我的意思是,使用矩形开口可以将更多的“风管功率”压缩到更小的箱体中。原因是矩形开口可以沿着箱体的内壁,以达到所需的长度。这里的难度是矩形开口必须内置在箱体中,因此需要更多的工艺和设备才能完成。与柔性管一样,矩形风管消耗了大量的内部空间,因此必须重新进行整体设计,以允许端口有可以安置的区域。

3.运用“外部”风管。是的,你可以在箱体外运用风管。与传统风管相比,这可以让箱体尺寸最小。坏处是,你的音箱外观会很特别,人们会说你古怪。

如果以上选项你都不选择,那么你必须回到曲线图上,在其他地方做出牺牲。请记住,一个调谐频率较低的小音箱需要一个大的风管设计。这又是一次该死的“权衡”。是的,你可以用一个小音箱发出巨大的声音,但正如你现在看到的,这需要更多的思考和大量的工作。但是,这也是可以做到的。

你不应该试图制作太长的风管 ,因为它们必须比系统再现的声音波长短得多。大约1/20-1/10是安全系数。否则,它们开始表现得像风琴管,这是不可取的。如果这被证明是不可能的,那么可行的解决方案可能是使用无源辐射器而不是风管。然而,当你模拟这样的系统时,你可以看到它有自己的特点。


Plot Tab 曲线图选项

WinISD教程之设计音箱

在这里,你可以设置几个环境变量的值。这是因为声速取决于环境值。默认值适用于临时用户。如果你尝试改变温度,你会注意到它会影响风管长度。正如你所看到的,效果可能非常棒!这是大多数音箱制作程序根本无法解决的困难之一。还同时显示了计算出的声速。声速和空气密度的计算源自Claus Futtrup关于扬声器参数计算器(DPC)的优秀文档。

你也可以更改线条的颜色和宽度。


Signal Tab 信号选项

WinISD教程之设计音箱

信号源有两个参数,功率和串联电阻。术语“功率”应该更准确地说是电压。这个术语“功率”来自Richard Small的定义,他将输入功率定义为P=Eg²/Re(这是为了简化事情,因为阻抗根据频率和音箱的不同而变化很大),其中Eg是放大器的RMS输出电压,Re是音圈的DC电阻。实际上,根据频率的不同,扬声器的阻抗会有很大的变化(参见阻抗图),所以这通常不是从放大器中获得的功率。

串联电阻是扬声器等效的源电阻。这包括放大器的输出阻抗、分频器线圈、连接器和连接线。提高这一数值将有效地提高Qes。默认值为0.1欧姆,这是合理的默认值。如果你进行实验,你会发现系统响应发生了相当大的变化。

距离是假设轴上的远场条件下,在半空间中与假想扬声器的距离。在很小的距离上,情况并非如此,尽管有些人已经成功地使用小数值模拟了车内SPL。


Project Tab 项目选项

WinISD教程之设计音箱

通过“项目”选项卡,可以将你的项目以及所做的所有更改保存到磁盘,以便以后检索。

单击“描述:”(Descr)字段将打开一个对话框,您可以在其中输入一些文本来描述项目。

单击“显示为文本”按钮将打开“项目为文本”窗口。

完成后,可以将其保存在默认目录(WinISD)中,也可以创建一个新目录(推荐)。

下次要使用此保存的项目时,可以单击“文件”,然后单击“打开项目”,然后从保存项目的文件夹中选择项目。


Passive Radiator Tab 无源辐射器选项

此选项卡仅用于无源辐射器系统。为了演示这项,我们必须创建无源辐射器系统的项目。

基本上,“PR”选项卡显示无源辐射器单元的相关参数。参数与普通扬声器相同。事实上,你可以使用普通的扬声器单元而不是被动辐射器,只需记住不要连接它的端子。像有源扬声器一样,你可以在箱体设计中放置几个无源辐射器单元。也有可能增加被动辐射器锥体的质量。如果有几个PR单元,质量是平均质量。WinISD显示了下面单元的新共振频率和增加的质量。

WinISD教程之设计音箱


Filter/EQ Tab 滤波器/EQ选项

WinISD教程之设计音箱

见下一章:Linearteam WinISD Pro滤波器/EQ曲线模拟仿真介绍)


This page originally written by JJ Richard (JJRichard@linearteam.org) and revised by Janne Ahonen (janne@linearteam.org)

  • 本文由 发表于 2023年4月24日
评论  0  访客  0

发表评论

匿名网友

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: