Что и зачем:

          Была сделана попытка проверить, действительно ли есть в подвесах электродинамической головки некие нелинейности или силы трения покоя, изменяющие или блокирующие перемещение звуковой катушки при малых сигналах. Одновременно, был измерен, коэффициент гармоник головки на малых уровнях.
          Вопрос изменения T/S параметров головки при больших сигналах (больше 1...2 Вт) не рассматривался. Исследовались только низкие уровни амплитудной линейности.

          Условия:

          Измерения проводились на головке Seas H1215 CA18RNX. Это бумажная, с резиновым верхним подвесом, мидбасовая головка 7" из нижней линейки фирмы Seas. Для измерений головка закреплялась на щите достаточных размеров и массы. Микрофон располагался на расстоянии 1 см от пылезащитного колпачка. Такое расположение позволило снять низкоуровневые сигналы в условиях обычной квартиры с ее обычным уровнем шумов.

          Измерения проводились на частотах 40 и 80 Гц. Первое значение близко к частоте основного резонанса головки и дает возможность в полной мере задействовать работу подвесов. Результаты измерений сведены в таблицы (Рис 1 и 2).

Рис. 1. Измерение линейности амплитудной характеристики на частоте 40 Гц

Рис. 2. Измерение линейности амплитудной характеристики на частоте 80 Гц

В таблицах абсолютные SPL даны в пересчете на расстояние 1 м. Отдача, соответствующая мощностям 1 и 2 Вт указана с учетом АЧХ головки на щите бесконечного размера с Qts около 0,38 при питании от источника с нулевым R вых.

          Результаты:

          Было установлено, что диффузор данного экземпляра головки на величинах мощности от 1...2 нановатта и выше, совершает колебания, производя звуковое давление. Торможение диффузора силами трения отсутствует. Мощности 1...2 нВт соответствуют уровню звукового давления ниже порога слышимости. Что означает, с учетом уровня шумов квартиры, имеется запас не менее 40 дб для воспроизведении самых тихих музыкальных сигналов.

          Линейность:

          Было замечено, что на уровнях звукового давления ниже 40 дб есть определенная нелинейность амплитудной характеристики головки. Для прояснения этого вопроса был проведен еще ряд измерений, а именно - исследование нелинейности амплитудной характеристики о области малых давлений 0...70 дб на частотах 80 Гц, 140 Гц, 315 Гц.

          Оказалось, что эти отклонения вызваны не нелинейностью подвесов или мотора головки, а несовершенством измерительной аппаратуры, а именно - большой нелинейностью АЦП звуковой карты на малых уровнях сигналов. Три графика (Рис. 3-5) иллюстрируют отклонение от линейности амплитудной характеристики головки.

Рис. 3. Отклонение линейности на малых уровнях, частота 80 Гц

Рис. 4. Отклонение линейности на малых уровнях, частота 140 Гц

Рис. 5. Отклонение линейности на малых уровнях, частота 315 Гц

          По гармоникам результат немного сложнее. Дело в том, что при снижении уровня сигнала, начиная с некоторого значения, уровень второй и третьей гармоник становится соизмерим с шумовым пьедесталом измерительной аппаратуры, что делает измерение гармоник некорректным. При этом "возрастание" уровня гармоник на низких сигналах фактически является некорректной работой программы, берущей для расчетов шумовые составляющие вместо сигналов.

          Так, на малых уровнях, при измерении гармоник на зажимах головки и с микрофона, результаты были сопоставимы, что говорит о некорректности подобных измерений.

          С другой стороны, абсолютные уровни этих гармоник на тех небольших уровнях сигнала, когда начинается "обратный" их рост, лежат ниже порога слышимости. По абсолютному уровню это около -10 дБ и ниже. Что с учетом реального уровня шумов квартиры, означает большой запас.

          Итог:

          Предположение на счет различного вида низкоуровневой нелинейности и торможения диффузора измерениями не подтвердилось. Увеличение коэффициента гармоник при низких уровнях сигнала ни подтвердить, ни опровергнуть достоверно не удалось. Однако измерения показали, что подобные гармоники сигналов низкого уровня лежат гарантировано ниже порога слышимости.

          Немного негатива, для баланса:

          Для себя лично автор еще раз выяснил, что головки подобного типа создают высокий уровень гармоник при мощностях уже порядка 1 Вт. "Прилично" звучать они могут при давлениях не выше 80...85 дб. Не даром на практике выходит, что если создать ими "стандартный" уровень в 96 дб - это уже получается не музыка, а каша из гармоник.

22.10.2011 г.

          Благодарность:

          Я хочу выразить благодарность всем участникам аудио-конференции VegaLab, которые принмали участие в обсуждении темы "Особенности звучания АС при различной громкости", и тем самым вдохновили меня на эти исседования.

на главную страницу