Четвертьволновой резонатор или просто чв. Информация четвертьволновой резонатор или чв короб Расчет чв короба программа онлайн

Для примера, возьмем два маленьких 13ти сантиметровых динамика, с резонансом в 60гц.

1. Измеряем диаметр диффузора, точно так же, как измеряли при рассчете ФИ. То есть, от середин подвесов. Получается 11.5см.

Площадь круга определяется по геометрической формуле пR^2 (радиус в квадрате умноженный на число ПИ).

Если диаметр 11.5см то радиус 5.75см а площадь 3.14*5.75^2=103.8см2

Поскольку динамиков у нас два то умножаем 103.8*2=207.6см2 .

207.6см2 это эффективная суммарная площадь двух наших динамиков. Оформление ЧВ начинает работать эффективно, если площадь сечения тоннеля больше, площади диффузоров в 1.2 раза и более. При этом, оптимальным считается увеличение сечения в 1.5 раза. Если увеличить площадь тоннеля сильнее, то динамик быстрее превысит ход, но отдача будет выше, если делать меньше то ход уменьшится, контроль возрастет, но вместе с тем порт потеряет эффективность.

2. Определяем площадь сечения тоннеля для наших динамиков.

207.6см2 * 1.5=311.4см2

Теперь мы можем подобрать высоту и ширину нашего порта. Подбирайте эти размеры в зависимости от того, как будете ставить динамики, чтобы они комфортно поместились в тоннеле, не уперевшись отверстием керна в стенку порта.

3. Допустим, ставим динамики в боковую стенку тоннеля, а глубина динамиков небольшая. Тогда просто берем квадрат сечением 17.7см.

17.7см * 17.7см = 313.29см2

получается почти то что нам нужно (311.4см2).

Определимся с настройкой порта и соответственно с длиной тоннеля. Настраивать рекомендуется как можно ближе к резонансу динамики (Fs) Но для динамиков 16 и 13см, не стоит настраивать чв выше 50-55гц., иначе толк от него пропадает. Если у вашего динамика резонанс выше 60гц, то есть смысл выбрать другого претендента для ЧВ.

4. Настроим тоннель для наших динамиков, допустим, на 50гц. Длина порта определяется формулой:

L = (343/Fнастройки)/4

L Рассчетная длина тоннеля.

343м/с скорость звука при комнатной температуре.

F настройки – Частота, настройки тоннеля, которую мы выбрали.

4 – коэфициент, позволяющий получить длину четверти звуковой волны на частоте настройки.

В нашем случае длина тоннеля составит:

(343/50)/4=1.72метра.

5. Набросаем эскиз ящика и размеры.

На первый взгляд, конечно, получилось безумная конструкция, но кто мешает свернуть порт, втрое или, скажем, вчетверо?

6. Для примера, выберем следующий вариант свернутого ЧВ:

В нашем случае он будет выглядеть так:

7. Берем бумагу, карандаш, рисуем динамики и 2 стенки в масштабе, чтоб учесть их толщину:

Также рисуем ориентировочную полоску, по которой будет видно длину нашего тоннеля ну и которая и определит размеры коробка.

Убедившись, что полоска выйдет нужной нам длины, дорисовываем оставшиеся стенки и становятся понятны окончательные габариты будущего ящика.

Если не устроят размеры или габариты, то можно попробовать сделать еще один изгиб или вообще использовать другой вариант сворачивания. Тут уже чисто ваше творчество и фантазия. Но стоит учитывать что, чем меньше сгибов тоннеля, тем ЧВ эффективнее.

Чем ровнее стенки тоннеля и герметичнее стыки, тем ЧВ эффективнее. Также, чем округлее повороты тоннеля, тем эффективность выше.

Кроме того, важно сохранять сечение тоннеля постоянным даже на поворотах потому как от угла до угла на повороте сечение будет увеличиваться. Тут тоже пригодится ваша фантазия.

Можно нарезать канализационных труб полукругом, к примеру, и вклеить, а можно просто напилить уголков из того же дсп такого размера, чтобы на углах было тоже расстояние, что и на прямых участках.

Вот собственно и все. Как вы видите, спилить бюджетный сабвуфер и заставить его работать не так уж и сложно. Даже два блина из полки, будучи установленными, в такой ящик, дадут гораздо больше баса, чем находясь в полке. Мало того, это будет именно тот бас, который должен давать сабвуфер, а не примитивная долбежка блинов, которую пацаны с райончиков имеют в виду, когда рассказыват басни о том, «как чотка их блины выдают басы».

Разумеется, существуют более точные и мощные программы для расчета четвертьволновых резонаторов. Выше я лишь привел простой, приблизительный метод, которого впрочем, хватит в большинстве случаев.

Помимо рассмотренных вариантов, существует великое множество более экзотических оформлений и их сочетаний.

- Сужающиеся и расширающиеся чв.

- Нагруженные чв.

- Рупоры

- Задненагруженные рупоры

- Передненагруженные рупоры.

- Пассивные излучатели

- Всякого рода и вида гибридные ящики. И т.д. и т.п.

Многие, предпочитают, используя различные акустические оформления, устанавливать сабвуферы магнитом наружу.

Иногда, это делается с эстетической целью, а иногда это необходимость. Бывает так, что форма ящика, просто не позволяет сабвуферу поместиться внутри.

«Он же резонатор — органная труба, он же трансмиссионная линия»

Четвертьволновик (ЧВ) простыми словами

Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.

Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в . При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.

Основные достоинства ЧВ:

• сниженная степень групповых задержек, проработанный бас и детальность, иногда превышающая закрытый ящик;
• широкий и плавный — в случае правильного подхода с лёгкостью отрабатываются верхний и нижний бас;
• повышенный уровень КПД, на 20–40% больше чем у фазоинверторов или бандпассов и на 150-300% чем у закрытого ящика.

Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.

Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.

Расчет ЧВ

Площадь сечения порта зависит от размера динамика.

На словах означает что площадь сечения порта — это полторы эффективной площади сабвуфера.

Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.), она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но если данных нет то можно воспользоваться таблицей:

Эффективная площадь сабвуфера по типоразмеру

Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;

где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.

Для квадратного сабвуфера вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.

Эффективная площадь сабвуферов

Соответственно площадь порта высчитывается следующим образом:

— площадь сечения порта, см²;

Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:

Fb – желаемая частота настройки, Hz

Оптимальный диапазон 35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.

Пример расчета

Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.

S порта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²

Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.

Виды ЧВ

Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.

Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие от классического прямого ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.

Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой .

Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:

Длина порта в зависимости от типа ЧВ

Какой динамик подойдет для ЧВ

В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).

ЧВ (четвертьволновой резонатор) это простой волновод, в нем динамик качает волну, волновод ее проводит, задерживая по времени, тем самым сдвигая фазу на 90 градусов (1/4 волны это 90 градусов). Спад ниже частоты настройки 6dB на октаву. С учетом передаточной функции салона, получаем очень широкий диапазон ниже настройки. Но не забываем, что мощности, чтобы вывести динамик на ход, потребуется не много. На много важнее качественный усилитель с высоким контролем. В ЧВ нет ни объема, ни порта, есть только туннель определенной площади и длины.

Основные преи муществами Ч В являются:

1. Низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика.

2. Плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний.

3. Высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик. Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.

4. Дополнительными преимуществами четвертьволновых резонаторов перед классическим ФИ являются ламинарность потока воздуха на выходе порта резонатора и малость его скорости в канале, что в сумме с большей относительно классических ФИ портов площадью излучения дает полное отсутствие турбулентных призвуков на любых уровнях громкости и на порядок меньший, так называемый, room-gain – резкое увеличение амплитуды излучаемого АС звука на частотах, совпадающих с основным геометрическим резонансом помещения.

Однако, есть и недостатки:

1. Занимает приличную часть багажника, если не его весь.

2. Довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ.

Чтобы выбрать параметры корпуса под свои требования, используем таблицу:

Сужающийся, расширяющийся и ЧВ с постоянным сечением:

Самый универсальный это конечно же лабиринт с постоянным сечение, с расчетом которого проблем не возникает. ЧВ на сужение представляет собой туннель плавно сужающийся от начала (тупика) к выходу. Отношение начала\выхода может быть любым, не обязательно 2к1. При той же настройке, будет короче лабиринта, с постоянным сечением. Считается самым музыкальным. Имеет минимальные задержки, высокую точность и проработку баса. Единственные минусы, сложнее в расчете и займет больше места. ЧВ с расширяющимся туннелем имеет максимальный КПД, но качество баса заметно хуже. Используется в основном в СПЛ системах.

Частота собственного резонанса может быть любой для любого из размеров динамической головки, но стоит учитывать то, что опускаясь вниз по полосе воспроизводимых частот, мы повышаем также и требования к головке по объемному смещению, другими словами – чем ниже мы опускаем эффективную рабочую полосу АС, тем сильнее должен будет двигаться наш диффузор. Таким образом легко столкнуться с такой проблемой, как, скажем, 6” динамик, обеспечивающий прекрасные параметры и легко воспроизводящий полосу, например от 30Гц по уровню -3дБ от средней чувствительности, будет исчерпывать линейный ход подвижной системы уже при подведении к нему 5 Ватт, тогда как термический запас мощности его катушки может составлять десятки или даже сотни Ватт, которые останутся невостребованными. А мы в свою очередь получим АС, имеющую прекрасную АЧХ, способную играючи воспроизводить фантастически низкие для динамика такого размера частоты, но имеющую неудовлетворительную перегрузочную способность и как следствие чрезмерно искаженный динамический диапазон. Характерным примером такого динамика является динамик, устанавливаемый в легендарные акустические системы ProAc Response.

Скругления углов:

Первое и главное заблуждение. Повороты обязательно нужно скруглять. Это не совсем так, скругления влияют на характер баса и итоговую настройку корпуса. Без скруглений бас мягче и немного размазанный. Треки с низкими пиками будут играть лучше и глубже. Со скруглениями бас становится точным и быстрым, под более быструю музыку и высокий бас скруглять обязательно. На результат скругления абсолютно никак не влияют, ни в плюс, ни в минус.

Второе о чем многие не задумываются. Скругления уменьшат длину туннеля и соответственно настройка повысится. На сколько, зависит от количества скругленным поворотов. Обычно это 2-3 Гц, если скруглять весь лабиринт. Длина туннеля считается через центр:

Смещение динамика относительно начала туннеля.

Если основной резонанс 1F представляет собой основу принципа работы нашей АС и обеспечивает нам необходимые АЧХ и режим работы динамической головки на НЧ, то остальные моды являются в нашем случае побочными и необходимо применить меры для их ослабления. Самую большую амплитуду имеет ближайшая к основному резонансу мода – 3F. Для ее подавления используется смещение положения головки относительно начала трубы на 1/3 ее общей длинны. Благодаря этому внутри канала возникает дополнительная внутренняя стоячая волна, с частотой 1/3 основной частоты настройки лабиринта и в противофазе с модой, возникающей в целом канале. Этот резонанс имеет приблизительно такую же добротность, что и мода основного резонанса вследствие чего они взаимокомпенсируются и на АЧХ лабиринтной АС со смещением в месте.

Кто дочитал, тот молодец) Как сделать чертеж, будет подробно описано в следующей статье...

Четвертьволновой резонатор или ЧВ короб ​

В данной статье мы будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ короб).

Рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.

Основные преимуществами ЧВ являются:

1. Низкий уровень групповых задержек,точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
2. Плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;

3. Высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.

Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.

Однако, есть и недостатки:

1. Занимает приличную часть багажника, если не его весь;

2. Довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ, противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.

И так какие же сабвуферные головки можно использовать в данном типе оформления:

В данном оформлении можно применять любые динамики 10", 12" с добротностью до 0.5!
Для каллибра 15" добротность до 0.45 а 18" не выше 0.4!
Рекомендую использовать динамики с большим линейным ходом, это даст очень хорошую прибавку в отдаче!

Особенно важно следить за превышением допустимого хода диффузора! В отличие от ФИ Четверьволновой резонатор может играть очень низко! Короб типа ФИ ниже частоты настройки будет плохо демпфировать динамик и будут слышны шумы и искажания, в ЧВ этого нет! Спад АЧХ относительно частоты настройки не более 6 Дб\октаву! То есть на частоте 25-27 Гц, будет слышан бас он будет глушить искажения, от черезмерного хода!
Вывод из всего выщеизложенного то что ЧВ демфирует динамик лучше ФИ но на самых низких частотах НЕОБХОДИМО не допускать превышения линейного хода динамика! В этом может помочь правильно настроенный сабсоник! настраивать его необходимо на 10-15 Гц ниже частоты настройки! Но и он не всегда спасает...Так что следить за ходом динамика просто необходимо!

Также желательно ипользовать усилитель с хорошим контролем динамика!
Этот момент продлит жизнь вашему динамику и положительно повлияет на конечный воспроизводимый звук!
_________________________________________________________________________________________

В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера.
Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.

Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера,а именно от его эффективной площади!
Таблица средних площадей динамиков.

8" 195 кв.см
10" 310 кв.см
12" 480 кв.см
15" 810 кв.см
18" 1210 кв.см

Рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = S(эффективн.) * 1.5. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.

Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(Эффективная площадь - 480 кв.см). Sтуннеля = 480*1.5 = 730кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!

Для тех наших пользователей, которым качество звучания особенно важно, мы рекомендуем использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.

Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения…?” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!

Также таблица длинны ЧВ в зависимости от настройки.

Частота Расчетная длинна ЧВ
30Гц 2.86м.
31Гц 2.78м.
32Гц 2.7м.
33Гц 2.62м.
34Гц 2.54м.
35Гц 2.46м.
36Гц 2.398м.
37Гц 2.336м.
38Гц 2.274м.
39Гц 2.212м.
40Гц 2.15м.
41Гц 2.102м.
42Гц 2.054м.
43Гц 2.006м.
44Гц 1.958м.
45Гц 1.91м.

Добавлю еще то что ЧВ строится не так как обычный ФИ. Унего нет такой величины как обьем, есть только два основных параметра
Длинна и площадь. После расчетов используя эти два параметра можно расчитать короб.Используя площадь находим высоту и ширину которая будет максимально удобной. Длину ЧВ размещяем лабиринтом как будет удобно.
Очень важный аспект - в получившемся коробе надо обязательно скруглить углы!
Подобно тому что указанно на рисунке.