Акустическая подвеска (также известная как пневматическая подвеска , закрытая коробка или герметичная коробка ) — это метод проектирования и использования корпуса громкоговорителя, при котором используется один или несколько динамиков громкоговорителей, установленных в герметичной коробке или шкафу. Системы акустической подвески уменьшают искажения басов , которые могут быть вызваны жесткой подвеской двигателя в обычных громкоговорителях.
Компактный громкоговоритель с акустической подвеской был описан в 1954 году Эдгаром Виллчером [1] и доведен до коммерческого производства Виллчером и Генри Клоссом вместе с основанием компании Acoustic Research в Кембридже, штат Массачусетс. [2] В 1960 году Вильчур [3] повторил, что: « Первой целью конструкции акустической подвески, помимо однородности частотной характеристики, компактности и расширения отклика в низкочастотный диапазон, является значительное снижение уровня искажение басов, которое раньше было допустимо в громкоговорителях. Это достигается путем замены механической пружины пневматической. Впоследствии теория громкоговорителей закрытого типа была подробно описана Смоллом. [4] [5]
Корпуса динамиков с акустической подвеской могут обеспечить хорошо контролируемые басы, особенно по сравнению с корпусом динамиков аналогичного размера, имеющим порт или вентиляционное отверстие фазоинвертора . Низкочастотное отверстие усиливает низкочастотный выход, но за это приходится платить фазовой задержкой и проблемами точности при воспроизведении переходных сигналов. Герметичные корпуса, как правило, менее эффективны, чем кабинет с фазоинвертором, при той же границе среза низких частот и громкости корпуса, [6] поэтому кабинету с герметичным корпусом потребуется больше электроэнергии для передачи такого же количества акустических низких частот. басовый выход.
Низкочастотный динамик с акустической подвеской использует эластичную воздушную подушку внутри герметичного корпуса, чтобы обеспечить восстанавливающую силу для диафрагмы низкочастотного динамика. Воздушная подушка действует как пружина сжатия. Поскольку воздух в корпусе контролирует ход низкочастотного динамика, физическая жесткость динамика может быть уменьшена. В отличие от жесткой физической подвески, встроенной в динамик обычных динамиков, захваченный воздух внутри герметичного корпуса динамика обеспечивает более линейную восстанавливающую силу для диафрагмы низкочастотного динамика , позволяя ей совершать линейные колебания на большее расстояние (экскурсию). Это требование низких искажений и громкого воспроизведения глубокого баса динамиками с относительно небольшими диффузорами. [1]
Несмотря на то, что шкафы с акустической подвеской часто называют конструкциями «герметичного короба», они не полностью герметичны. Необходимо обеспечить небольшой поток воздуха, чтобы динамик мог приспособиться к изменениям атмосферного давления. Полупористый диффузор обеспечивает достаточное движение воздуха для этой цели. В большинстве разработок Acoustic Research на пенопластовой окантовке использовался герметик ПВА, чтобы продлить срок службы компонентов и повысить производительность. Вентиляция осуществлялась через тканевую крестовину и тканевые пылезащитные колпачки, а не через окантовку диффузора.
Низкочастотные динамики с акустической подвеской остаются популярными в системах Hi-Fi из-за низкого уровня искажений. Они также имеют меньшую групповую задержку на низких частотах по сравнению с конструкциями с фазоинвертором, что приводит к лучшим переходным характеристикам. Однако слышимость этого преимущества несколько оспаривается. Как отметил Смолл, [6] анализ, проведенный Тиле [7], показал, что различия между правильно настроенными системами обоих типов, вероятно, будут незаметными.
В 2000-х годах в большинстве сабвуферов , кабинетов усилителей низких частот и динамиков систем звукоусиления использовались порты фазоинвертора, а не герметичная конструкция, чтобы получить более расширенный низкочастотный отклик и более высокий уровень звукового давления (SPL). Разработчики корпусов громкоговорителей и их клиенты рассматривают риск увеличения искажений и фазовой задержки как приемлемую цену за увеличение мощности басов и более высокий максимальный уровень звукового давления. Тем не менее, если кто-то разрабатывает звуковую систему для стиля музыки, где очень точные и точные басовые ритмы являются важной частью жанра, возможно, стоит рассмотреть преимущества закрытых низкочастотных динамиков и сабвуферов.
Два наиболее распространенных типа корпуса динамиков — это акустическая подвеска (иногда называемая пневматической подвеской) и фазоинвертор, поэтому их стоит сравнить. В обоих случаях настройка влияет на нижнюю часть отклика драйвера, но выше определенной частоты сам драйвер становится доминирующим фактором, а размер корпуса и портов (если таковые имеются) становятся несущественными.
Как правило, системы акустической подвески (динамик плюс корпус) имеют акустический спад второго порядка (12 дБ/октава) ниже точки –3 дБ. Конструкции с фазоинвертором имеют акустический спад четвертого порядка (24 дБ/октава). При наличии драйвера, подходящего для любого типа корпуса, идеальный корпус с фазоинвертором будет больше, иметь более низкую точку -3 дБ, но обе системы будут иметь одинаковую чувствительность по напряжению в полосе пропускания.
Справа — моделирование низкочастотного отклика типичного 5-дюймового мидвуфера, сгенерированного мидвуфером FaitalPRO 5FE120 [8] , полученное с помощью WinISD, [9] для идеально закрытого (желтый) и портированного (голубой) Портированная версия добавляет расширение басов примерно на октаву, снижая точку −3 дБ со 100 Гц до 50 Гц, но компромисс заключается в том, что размер корпуса более чем в два раза больше: 8 литров внутреннего пространства против 3,8 литров. Также стоит отметить, что: а) выше 200 Гц симуляции сходятся и разницы в мощности нет, и б) ниже 32 Гц герметичный корпус выдает больше низких частот. Таким образом, портированный кабинет не обеспечивает улучшенных басов. выходной сигнал во всем низкочастотном диапазоне.
Смолл [4] представил физическое ограничение эффективности, пропускной способности и объема системы закрытого типа. Учитывая изменение опорной эффективности драйвера, работающего в корпусе системы, была определена связь максимальной опорной эффективности с частотой среза и объемом корпуса для акустических систем закрытого типа. Впоследствии Смолл [10] получил аналогичную зависимость для акустических систем с вентилируемым корпусом. Когда Смолл [6] сравнил эти два набора результатов, они обнаружили, что система закрытого типа имеет максимальное теоретическое значение эталонной эффективности, которое на 2,9 дБ ниже, чем у системы с вентилируемым ящиком. Это говорит о том, что громкоговоритель с акустической подвеской при том же объеме корпуса и срезе низких частот -3 дБ, что и система с вентилируемым корпусом, будет на 2,9 дБ менее чувствителен, чем его аналог. Альтернативно, если эталонная эффективность и частота среза двух систем одинаковы, то объем корпуса громкоговорителя с акустической подвеской будет примерно в два раза больше, чем у вентилируемой системы.
Акустический спад конструкций акустической подвески облегчает их интеграцию с другими динамиками кроссовера (пассивного или активного). Это делает его идеальным выбором для корпусов среднего класса , а также для сателлитных акустических систем и сабвуферных систем .
Хотя коробочные громкоговорители Hi-Fi часто называют акустическими подвесными или портированными (фазоинвертор), в зависимости от отсутствия или наличия портальной трубки/вентиляционного отверстия, также верно и то, что в типичных коробчатых громкоговорителях с более чем двумя динамиками Среднечастотные динамики между низкочастотным динамиком и высокочастотным динамиком обычно проектируются как акустическая подвеска с отдельным герметичным воздушным пространством, даже если сам низкочастотный динамик таковым не является. Однако одним заметным исключением из этого правила была Sonus Faber Stradivari Homage, в которой использовался портированный корпус для средних частот. [11]