BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

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我们希望音箱有一个最大平坦的低频响应和 BassBox Pro 可以帮助我们给出一个箱体的体积和被动辐射器参数的建议,希望将产生的正是这一点。然而,BassBox Pro 的建议只是一个估算值。我们可能需要自己调整设计以达到预期的响应。此外,也不能保证具有推荐参数的无源辐射器是否存在。但它给了我们一个起点。

让我们开始: •点击设计面板上的“Box”按钮(Ctrl+B),打开 Box Properties 窗口。选择阻尼标签,并选择"Typical"的吸声量。"Use Classical box calculations"选项将需要关闭。我们想在箱体里的每一面腔壁上都加一层适当的填充物,是因为我们想吸收可能的驻波,也因为我们想加一点阻尼。

注:通常在设计箱体前最好设置好阻尼选项,因为阻尼设置会影响箱体的计算。

•我们计划齐平的安装低音扬声器,所以选择内部选项卡,并设置单元安装为“齐平”在“单元在箱体内所占容积”部分。

•选择 Box Design 选项卡,将箱体类型设置为“被动式辐射器箱”。这将启用第四个选项卡,并将其配置为"Passive Rad" (被动辐射器)选项卡,而不是“风管”选项卡。最后,点击"Suggest" 按钮,让我们看看 BassBox Pro 推荐什么。

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

从上面的例子中可以看出,程序推荐的净内部箱体容积(Vb)为 1.334 立方英尺(37.78 升)。接下来,选择 Passive Rad 选项卡,让我们看看建议的无源辐射器参数是什么。无源辐射器标签页如下:

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

请注意,Passive Rad 选项卡包含状态指示器,就像单元属性窗口的 Parameters 选项卡的"expert"模式一样。当一个或多个无源辐射器参数似乎超出公差时,它们就会显示出来。它们使用与 Parameters 选项卡相同的公差设置。您可以使用 Preferences 窗口的 Driver 选项卡调整它们。

当状态指示器为黄色或红色时,通常会出现一个“Calc”按钮,以便您可以计算另一个值。

BassBox Pro 通过内部尺寸估算出一个最大平坦开口箱,然后计算一个质量等于风管中空气质量的被动辐射器,得出了前面的箱体和被动辐射器参数。建议的振膜面积(Sd)为 324.3 平方英寸,表示外径为 10 英寸(254mm)。现在的大问题是,“我们能不能找到一个满足这些参数的 10 英寸无源辐射器?”如果我们不能,我们应该用什么准则来寻找合适的替代品?下面的清单应该会有帮助:

•排空气量大。被动辐射器应该能够推动 2½倍低音扬声器空气量。这可以通过大偏移限制(Xmech)或大膜片面积(Sd)或两者结合来实现。

•大顺性。被动辐射器的悬挂系统的顺性应该足够高(通常是低音扬声器的几倍),否则被动辐射器的输出将会减少。

•低谐振。通常情况下,谐振是设置一个倍频程或更低于箱体截止频率。这通常是通过增加振膜的质量来实现的。大多数无源辐射器也应允许设计师调整谐振,必要时增加额外的质量。

我们无法找到一个合适的 10 英寸被动辐射器,但我们确实找到了一个令人感兴趣的 12 英寸(304.8mm)被动辐射器,它有一个比单元低一个倍频程的自由空气谐振(Fs)。它是 Acme DRN12。它也有一个更大的顺性(Vas, Cms),但这不是一个问题,因为对于被动辐射器一个大的顺性是一个理想的质量。它还有 1.22 英寸(31mm)的偏移限制(Xmech)。这是一个非常高的极限,加上大直径,应该提供一个大的位移体积。让我们输入 drn12 的参数,看看它会产生什么样的响应。

•输入以下无源辐射器参数(请记住,在输入每个参数的值之前,要设置其单位):

Model: DRN 12

Fs (Hz): 21.3

Qms: 6.79

Vas (liters): 158

Cms (mm/N): 0.43

Mms (g): 130

Rms (kg/s) 2.56

Sd (sq.cm): 508

•在接下来的几个步骤中,我们将在 graph 窗口和 Box Properties 窗口之间来回切换。如果你的电脑桌面足够大,您应该将窗口放置在合适的位置,以便同时查看它们。否则,你将根据需要关闭并重新打开 Box Properties 窗口。

我们将使用组合图形窗口,因此从图形菜单中选择"Display Mode > Single Window"命令。然后从图形菜单中选择"Show Graph > Amplitude--Normalized"命令(或按 Ctrl+F1)打开图形窗口。切换到主窗口,点击“Plot”按钮(Ctrl+1),让我们用 drn12 检查归一化振幅响应。

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

该曲线图令人鼓舞,因为它显示了一个在 63Hz 平缓的 1.6dB 峰值。这说明箱体谐振太高,在无源辐射器上增加质量可以很容易地降低箱体谐振。让我们在振动质量(Mms)上加上 30 克,使它等于 160 克,如下所示。

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

注意,当 Mms 更改为 160 克时,Fs、Cms 和 Mms 状态指示器变为红色。这表明现在需要调整一个或多个参数。注:如果我们对 Mms 作较小的改动,指标可能会变成黄色。我们知道顺性(Cms)没有改变,因为我们只改变了质量。但是我们期望谐振(Fs)会改变,所以点击 Fs 旁边的“Calc”按钮。

Fs 现在等于 19.19 Hz, Cms 旁边的状态指示灯变为绿色。然而,机械 Q (Qms)和机械阻力(Rms)旁边的状态指示器现在变为红色。更改 Mms 和 Fs 不应影响 Rms,但它将更改 Qms,因此请单击 Qms 旁边的“Calc”按钮。

Qms 现在等于 7.535,所有状态指示器都是绿色的。当我们更改一个参数时,这些步骤说明了状态指示器如何帮助我们重新计算所有相关参数。

让我们再次绘制响应图,看看它是如何变化的。更改绘图颜色并重新绘制图形。

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

这张图显示我们正朝着正确的方向前进,因为响应更平滑了。重复上述步骤,将 Mms 增加30 克至 190 克,再次更改绘图颜色并重新绘制图形。图表应该如下图所示:

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

现在看来响应不错。它的最大平坦曲线和-3 dB 频率(F3)为 41.5 Hz。我们所要做的就是在无源辐射器的振膜上加 60 克。我们如何增加这个质量将取决于被动辐射器。一些无源辐射器允许你在膜片后面的螺栓上添加金属垫圈,扬声器单元的音圈支架就在那里。有的允许你将环氧树脂铅封到振膜的背面。还有一些允许你在振膜的背面添加粘土。在我们的例子中,我们用环氧树脂粘了一些铅球。这样做之后,无源辐射器现在应该具有如下参数:

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

Model: DRN 12

Fs (Hz): 17.61

Qms: 8.211

Vas (liters): 158

Cms (mm/N): 0.43

Mms (g): 190

Rms (kg/s) 2.56

Sd (sq.cm): 508

让我们回到箱体,计算它的尺寸。我们的前面板必须足够大,以容纳高音,低音扬声器和被动辐射器。我们计划将单元尽可能紧密地安装在一起,以最小化相位抵消。要做到这一点,我们需要高音喇叭和低音喇叭的中心到中心的间距小于 9 英寸(230mm),因为这是 1500Hz的波长,是我们的扬声器的分频频率。我们还计划将单元安装在偏离中心的位置,这样每个扬声器单元将与前面板的每个边缘保持不同的距离。这将使衍射问题最小化。下图显示了我们的想法:

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

上述单元安装布局要求前面板有 27 英寸(685.8 mm)高和 15.5 英寸(393.7 mm)宽。这些是外部尺寸和假设的壁厚¾英寸(19.05mm)。让我们进入:

•选择 Box Design 选项卡。新单腔箱体的默认箱形是最佳方形棱柱。它迫使尺寸符合一定的比例,以尽量减少“驻波”在箱体里的问题。我们需要控制所有的箱体子尺寸,因为他们可能不适合“最佳”比例,所以选择"prism, square"箱体形状如下图所示。

BassBox无源辐射器音箱设计实例-箱体和无源辐射器参数

我们将使用外部尺寸,因此将尺寸设置为"External"。我们将使用 1 英寸 MDF(中密度纤维板)作为前面板,所以输入 1 英寸(25.4mm)作为前壁厚度。我们将使用¾英寸 MDF 在箱体的其他墙壁,所以输入 0.75 英寸(19.05mm)的侧壁厚度。输入高度(a)为 27 英寸(685.8 mm),宽度(B)为 15.5 英寸(393.7 mm)。由于内部容积(Vb)被锁定,BassBox Pro 将计算最终尺寸。它计算深度(C)为 8.275 英寸(210.2 mm)。三维箱体图应该与上面的插图类似。

请注意,“A”和“B”标签的背景用较浅的阴影突出显示,表示这些尺寸已输入,因此受到保护(锁定),只能由我们更改。相反,只要程序看到箱体的体积发生了变化,就可以更改尺寸“C”。

目前,我们已经完成了 Box Properties 窗口。点击“接受”按钮来关闭它。

  • 本文由 发表于 2023年9月22日
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