Серия «Акустика»

Продолжаю свои эксперементы с моделированием динамика через пассивные электронные компоненты, в прошлых двух частях я моделировал 25гдн-3-4. Однако изза заводского разброса параметров график моей модели вышел где то по середине, что не очень наглядно демонстрирует степень точности топологии, у меня оставались сомнения по поводу предскащательной функции схемы. Для теста я решил взять более современный динамик у которого, предположительно, повторяемость параметров должна быть выше.

Выбор пал на WaveCor WF152BD09. Для него оказались известны почти все параметры, кроме индуктивности. На данный момент меня интересует только НЧ диапазон, так что это не критично.

Топология схемы осталась идентична предыдущей итерации, изменились только номиналы.

Номинал Lc и номиналы RLC шунта оставил от прошлой модели - на нч диапазоне их влияние незначительно.

Получились вот такие графики импеданса.

На нч диапазоне графики совпадают с практически прицезиозной точностью, разница между ними на уровне погрешности моего анализа эталонного графика.

Что интересно - я брал параметры после разминки, резонанс получился на 52гц, хотя по паспарту должно быть 49. Если брать параметры "до разминки" то в схеме изменяется только номинал дросселя Lsc, он будет 31.622милиГ. Резонансная частота модели при этом падает до 49 гц с сохранением пикового импеданса. Так что в даташите перепутали значения Cms местами, а указанный график импеданса относится к динамику до разминки.

В продолжение предыдущему посту. На прошлой модели динамика я наблюдал резкий рост импеданса выше 1кгц. Ранее я грешил на механическую часть модели, но, как оказалось, на таких частотах она не вносит почти никакого влияния - все дело в электрической части модели. Как оказалось, на ВЧ диапазоне изза эффекта Фукко индуктивность катушки динамика падает - замедляя рост импеданса. Я попробовал сэмитировать этот эффект шунтировав дроссель Lc последовательным RLC контуром

Так что теперь топология модели выглядит как то так

Расхождения импеданса этой и предыдущей топологии наблюдаются на частотах выше 100гц, впрочем, до 500гц расхождение крайне невелико. Построил 3 графика импеданса, для двух топологий моей модели и реальных измерений 25гдн-3-4

Резонанс моей модели около 61гц, резонанс эталонного 25гдн около 55гц. До 100гц шаг моих графиков 10гц, так что пик импеданса реального динамика обрезался, на резонансной частоте его импеданс около 42ом, у моей модели в обоих топологиях 40.6ом. У реальных 25гдн частота резонанса очень плавает, я встречал и 55 и 75 герц, так что в данном случае все в пределах нормы. Важно, что форма пика на резонансной частоте хорошо повторяется. Новая топология гораздо ближе по импедансу к эталону, но все еще имеет более крутой подьем. Компенсировать это можно этеративно - шунтировав индуктивность шунта еще одним rlc контуром. В целом, на сколько я понимаю физику процесса - чем больше этераций этой лесенки тем выше точность.

Добротность эталонных динамиков я по их графикам посчитал как 0.61 (электрическая 0.67, механическая 7.33) и 0.45 (электрическая 0.53, механическая 7.09) , добротность моей модели вышла 0.49 (электрическая 0.54, механическая 5.76). Тоесть, в целом, модель вполне корректно показывает импеданс динамика, резонансная частота, импеданс и добротности находятся в пределах заводского разброса параметров динамика

Увлекся я расчетом и построением акустических систем, особенно мне стала интересна тема необычных акустических оформлений, например взаимодействие разных фазоинверторов в одном корпусе. Исследуя эту тему я столкнуося с проблемой - обычное построение математических моделей тут уже не канает, функция становится неопределена. Тогда мне в голову пришла идея разработать некую аналоговую схему, имитирующую поведение и взаимодействие различных элементов акустических систем. Начать я решил с малого - моделирование импеданса динамика в свободном поле. За основу я взял вот эту статью https://circuitdigest.com/electronic-circuits/simulate-speak... а моделировал на телефоне, в программе Proto. Вот такая схема у меня получилась

Для теста я ввел параметры динамика 25гдн - 3 - 4, для него были известны все необходимые параметры. Модель показала вполне правдоподобный импеданс в районе резонансной частоты, пик 42 ома на 61гц, на 1гц импеданс 3.5ом. Однако выше резонансной частоты такая модель сильно отличается от эталонных измерений, с начала наблюдается провал импеданса между 100гц до 1кгц ниже, чем у эталонных измерений, но после этого резкий подьем. Например на 5кгц по моей модели импеланс 21.83ом, а по эталону около 14.

Пока продолжаю разбираться в вопросе. На мой сугубо любительский взгляд - могу предположить, что с ростом частоты диффузор выходит из поршневого режима, что увеличивает потери (на модели это бы уменьшило резистор R2), уменьшение номинала этого резистора как раз бы уменьшило импеданс, но это пока только догадки.