Reproduktor - výchylka+hladina akustického tlaku(výkonu)

[mistergo]

Zdravím, rád bych se zeptal na pár věcí ohledně fungování reproduktorů, které mi při "samostudiu" nebyly úplně jasné a na fóru jsem je také nevyčetl. Mám stejný topic i na repromania.net, ale raději to sichruju i tady, protože je tu víc "živo".

a) Předně je to závislost výchylky membrány reproduktoru na příkonu, řekněme ve standartní pracovní oblasti - tzn. po Xmax. Je ta závislost lineární (tzn. 2x větší příkon = 2x větší výchylka)??

b)Mám trochu hokej ve veličinách: hladina akustického tlaku a hladina akustického výkonu.
hladina výkonu se údajně počítá: 10log(výkon1/výkon-ref)
hladina tlaku: 20log(tlak1/tlak-ref)
Takže, chápu to správně, že dvojnásobný nárust akustického výkonu je +3dB, tzn. akustický tlak vzroste také dvakrát, ale o + 6dB?? Nebo je to jinak. (V diskuzích na netu a různých článcích se třeba mluví o nárustu hladiny akustického tlaku o 3dB při dvojnásobném příkonu, to pak mám pocit, že nejsem sám, kdo v tom má nepořádek )

c) s tím souvisí známá poučka, že dva totožné reproduktory v jedné ozvučnici mají hladinu vyzářeného akustického výkonu při konstantním příkonu o 3dB vyšší než jen jeden reproduktor.
Tak toto také moc nechápu, ale je to asi tím, že neznám odpoveď na otázky a) a b).
Každopádně předem dík za objasnění.

[chyna.cz]

pro tebe by bylo dobrý si stáhnout program winISD a v něm si zkoušet simulovat. jde z toho hodně pochopit a vše hned vidíš na grafech

[mistergo]

Ten už dávno mám, ovšem nepřipadá mi, že by dokázal odpovědět na tyto dotazy.

[Sendy]

Sežeň si konstrukční elektroniku A radio 5/2007, tam jsou dobře popsány akustické veličiny.

A samozřejmě bych doporučil si přečíst seriál B. Sýkory o reproduktorech, je to tam vše podrobně rozebráno. Ve stručnosti je třeba vycházet vždy z principu funkce, z toho se dá vše odvodit.

[mistergo]

Už se stalo. Mám přelouskány všechny články, na které zde máte odkazy + příručku Reproduktory a reproduktorové soustavy od pánů Svoboda+Štefan. Také jsem o tom přečetl několik článků v Muzikusu + docela dost anglických článků na internetu. Znám i vzorec pro výpočet akustického výkonu kruhové membrány p=0,859 * S^2 * y^2 * f^4 a právě kvůli tomuto mi není jasné, jak se dá zdojnásobením počtu reproduktorů dosáhnout vyšší učinnosti systému. A právě z toho důvodu se ptám na závislost výchylky na příkonu.

[KomarD-Jeay]

a) teoreticky ano, ale len v nekonecnej ozvucnici. V uzavretej ozvucnici dochadza k tlmeniu kmitov a teda sa to rovna len do isteho kmitoctu. Zaroven to predpoklada linearne Cms, inak opat; 2x vacsi vykon nebude 2x vacsia vychylka, lebo tuhost zavesienia sa meni.

b) "V diskuzích na netu a různých článcích se třeba mluví o nárustu hladiny akustického tlaku o 3dB při dvojnásobném příkonu," - ano je to tak. 2xP =3dB, 4xP=6dB, 10xP=10dB atd...teda 10log(el.výkon1/el.výkon-ref)
Pre tlak to plati 20log(p1/p2ref), kde p1,p2 su v Pascaloch.

c) dva reproduktory, ktore budu mat prikon kazdy 1W budu mat o 3dB viac oproti jednemu reproduktoru s 1W. avsak ked budu mat 2 zhodne reproduktory spolocne 1W prikonu, tak budu konat polovicnu vychylku oproti jednemu reproduktoru, teda narast o 3dB nie je. Uz inak sa to sprava na nizkych frekvenciach, kde sa dosiahne nizsej efektivne vyzarenej frekvencie, co uz ma co do cinenia s akustickymi javmi.

[Sendy]

1 nebo 2 reproduktory do ozvučnice - to je mnohem složitější. Dá se říct, že vzniká jednotka se směrovějším vyzařováním (sloup a podobně) a citlivost narůstá, nebo stoupá citlivost tím, že každý reproduktor vyzařuje jen do poloprostoru (čtvrtprostoru.... atd).

Přečti si hlavně Sýkorův seriál, no a pak už zbývá jen zahraniční litertura nebo klasika jako Merhaut a podobní.

[MaBat]

mistergo:
Je to celý mnohem, mnohem složitější a nevím, jestli je to vůbec někde nějak přístupně vysvětlený nebo shrnutý. Já, když mě zajímaly podobný otázky, to nikde nenašel, ono se to ani moc jednoduše vysvětlit asi nedá, můžu se o to později pokusit, ale neručím za svoje didaktický schopnosti. Všechno je to sepsaný, ale ne bez VŠ matematiky a koneckonců i fyziky. Jestli umíš programovat, stáhni si zdrojáky pro Speaker Workshop a podívej se, jak a z čeho je tam počítanej graf výchylky...

Geddesova knížka "Audio Transducers" je v tomhle dobrá, ale předpokládá to drsnej zápas s matikou, fyzikou a představivostí. Asi jsou i snazší materiály, ale nevím o nich. Možná nějaký VŠ skripta, těch moc nemám.


Tak co, cítí se nějaký z místních guru na tohle odpovědět?

[Sendy]

Další možnost je objednat si audienci u Bohumila :-)

[MethMan]

.... a právě kvůli tomuto mi není jasné, jak se dá zdojnásobením počtu reproduktorů dosáhnout vyšší učinnosti systému. A právě z toho důvodu se ptám na závislost výchylky na příkonu.

Je to ve svý podstatě jednoduchý jak facka. Představ si to takhle: Máš vedle sebe dva reproduktory v ozvučnici a oba ve stejný čas zhušťují a zřeďují prostředí před sebou. Jednotlivá vlna z jednoho reproduktoru se ovšem nemůže volně šířit do prostoru, protože je omezena tou druhou, která má ve stejném místě a čase stejný tlak. Jakoby se o sebe "opřou". Stejně jako by jsi se s někým o sebe opřel ramenama a chtěli jste jít křížem - půjdete rovně. Je to identické tomu, že reproduktor umístíš k nějaké pevné překážce. Má to podmínku - platí to pro velké vlnové délky. Čím je vlnová délka menší tím vlnoplochy svírají mezi sebou větší úhel, méně se o sebe "opírají" a postupně klesá účinnost, až pak začnou působit jako dva zdroje nikoli jako dvojice. To, že zmenšením prostoru o polovinu dosáhneš dvojnásobné účinnosti +3dB je ti předpokládám známé. A to je celý.

[mistergo]

díky chlapi, už smolím reakce
MethMan:
Takže prakticky nejde o zvýšení účinnosti celého systému, ale jen o to, že vyzařovaný akustický výkon je lépe zacílen do určité plochy, kterou tudíž prochází větší akustická energie než v případě pouze jednoho reproduktoru??

KomarD-Jeay:
díky.
a) takže pro menší příkony (třeba 0-30% max. dlouhodobého zatížení reproduktoru) a do určité frekvence lineární závislost na příkonu platí, jestli tomu rozumím.
b) platí tedy následující??: 2x větší příkon mi dá o 3 dB větší HLADINU akustického VÝKONU(tzn. dvakrát větší akustický výkon), jinak řečeno o 6 dB větší HLADINU akustického TLAKU(tzn. dvakrát větší akustický tlak).

[MethMan]

Prakticky jde. Reproduktor má účinnost závislou na impedanci prostředí před ním. K čemu ti je metrákovej stěhovák, když má nosit prázdný krabice od bot? Dej mu bednu od televize s knížkama a jeho účinnost se podstatně zvýší.

[mistergo]

Hernaj to je složitý . Ale asi to chápu - je to tedy jako impedanční přizpůsobování zesilovače. Ale ten příklad se stěhovákem nebyl dobrej, dost mě zmátl.
Takže čím menší impedance prostředí - tím lepší účinnost reproduktoru?? Aneb, když budeme mít místnost napuštěnou heliem, tak to bude hrát víc nahlas??

[MaBat]

Naopak. Impedance "volného" vzduchu samotná je pro reprák strašně malá zátěž, prakticky o ní skoro neví, pro zvýšení účinnosti je třeba ji zvýšit (to jde různě).

Ale neukvapoval bych to

MethManovo analogie jsou nicméně, jako vždy, pěkně vypečené. Myslel jsem si, že to bude umět takhle podat. Spíš si nejsem jistej tím "opíráním" vln o sebe. Z toho bych to asi zas nepochopil já.

[Sendy]

b) platí tedy následující??: 2x větší příkon mi dá o 3 dB větší HLADINU akustického VÝKONU(tzn. dvakrát větší akustický výkon), jinak řečeno o 6 dB větší HLADINU akustického TLAKU(tzn. dvakrát větší akustický tlak).

Vždyť je to přesně rozebráno KE-AR 5/2007, strana 4.

[mistergo]

No dobře, kde se to dá sehnat??

[Sendy]

Vždyť jsi psal, že to máš přelouskáno... :-(

[mistergo]

Ne ne, to platilo o tom Sýkorovi, jak jsi ho tam dodatečně editoval. Jen ty linky odsud z webu.
Btw. jak to tedy je s tou hladinou výkonu a tlaku??

[KomarD-Jeay]

"b) platí tedy následující??: 2x větší příkon mi dá o 3 dB větší HLADINU akustického VÝKONU(tzn. dvakrát větší akustický výkon), jinak řečeno o 6 dB větší HLADINU akustického TLAKU(tzn. dvakrát větší akustický tlak)."

Ano, opat ak vsetko berieme idealne, plati, ze 2x vacsi vykon je +3dB hlasitosti, teda akustickeho vykonu.
V reali je to samozrejme menej, kvoli tepelnej kompresii, tuhosti zavesu, vlastnostiam membrany atd...
Dvojnasobna vnimana hlasitost by mala byt o 6dB viac akustickeho vykonu, lenze uvadza sa aj 10dB, uz ako kde.

Myli to tam asi preto, ze ako akustickemu tlaku sa vo vseobecnosti hovori tomu, ze ti tlaci na bubienky alebo to citit, teda hlasitosti. Hovorovo ked je to nahlas, tak to tlakuje

Vo vypocte je to vsak zmena hustoty media voci referencnej hodnote.

[Sendy]

S tou hlasitostí bych vůbec neoperoval - dvojnásobek výkonu dvojnásobnou hlasitost nevyvolá. To je navíc vhodné téma k osvěžení znalostí lidského sluchu :

http://www.audiocity.cz/clanek.php?id=76