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强悍制箱

音箱体积是根据中低音喇叭W5A的性能参数来确定的,但惠威厂家未给出喇叭的饮圈电感量和喇叭振膜运动时的力阻等参数,需要利用已给出的现有的参数通过解方程组求取
惠威厂家公布的喇叭的谐振频率为71周,但查其实测的阻抗曲线上的谐振频率却为68.11周,需要调整喇叭的定心支片的力顺数据

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W5A喇叭性能参数的调整和未知参数的求取计算:
1.根据喇叭实测谐振频率68.11周和振动系统重量9.8克,用谐振频率公式F=1/(2×3.14×√(C×m)),计算出喇叭的力顺数据为C=557.2uM/N
2.根据喇叭实测谐振频率68.11周和最低阻抗频率为300周及其它已知的阻抗,力顺,振动系统重量等参数计算出喇叭的振膜力阻数据为1.043N/(M/S),音圈电感量数据为2.595mH
3.由喇叭的力顺数据及有效振动半径数据计算出喇叭的倒相式音箱的等效体积为5.974升

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音箱箱体的确定:
以前我在168那里详细论证过两点;1.直角边的音箱的边长比例关系为1.3比1为对消箱内低频和避免产生箱声的最佳比例.2.音箱的净体积不低于喇叭的等效体积有利于提高饮箱的声学和电学性能.可惜被168的版主封了
为了在音箱的面板上布置高音喇叭SS1-II,中低音喇叭W5A,40毫米直径的倒相管,音箱的高度需要284毫米高,计算其净体积为6.948升,已超出其倒相式音箱的等效体积5.974升,高度也未超出要求的297毫米

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随后按6.9升的音箱净体积计算出倒相管应取的谐振频率为92.9周,根据这个谐振频率,计算出40毫米外径,36毫米内径倒相管的长度应为36毫米,由于需要考查W5A喇叭装箱后的低频下潜深度频率,装箱后的喇叭阻抗,阻抗相位角等全音域核算数据,就需要作装箱核算,结果列表如下:

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以上W5A喇叭装箱数据是以喇叭发出83dB/米的声压要求,向喇叭输入0.257632瓦的电功率为前题的结果数据表,主要是先考核音箱低频下的电阻抗是否合适和为将来的音箱全音域的声压,电阻抗的模拟计算准备喇叭装箱后的电阻抗角度数据和初步的电阻抗数据
可以从表中看到阻抗双驼峰分别出现在52.5周和122.5周,阻抗值分别为35.87欧姆和36.14欧姆,说明倒相管的尺寸设置没问题,只是阻抗值超过29欧姆,有些偏高,这可以通过减小倒相管口径,并缩短长度来解决,但40毫米外径的倒相管的长度已短至36毫米,音箱的面板加吸音棉厚度达28毫米,无法再缩短倒相管
大家还可以看到从100周到125周的频率范围内,倒相管的发声量占总音量的大部分,因此倒相管应当装在音箱的面板上以增强低音音量

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准备好了喇叭的装箱数据,开始设计功率分频器,功率分频器的设计按分频点频率处两端喇叭三个一致型(阻抗,声压,声相位),原理介绍详见:http://jd-bbs.com/thread-952450-1-1.html,按前面帖子理的介绍,为了压抑W5A喇叭在1288周以上频率段的高声压,将分频点频率降低到高音喇叭的谐振频率1412周,分频器是常规的二阶型

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高音喇叭的音量衰减量,许多的音箱DIY参考书都提到分频点高端的喇叭音量应当比低端喇叭音量低1dB左右,考虑到分频率1412周已超出W5A喇叭的跃起频率1288周,为减低高音音量,就采取高音喇叭SS1-II比低音喇叭音量低1.5dB的方案
为了考查各频率段高低音喇叭声相位差情况,作模拟计算检查:

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为使大家能看明白数据的含义,把最后一页也上传:

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从数据表中可知，在2675周的频率处，高音和低音喇叭的音量相等，但此时两喇叭的声相位相差210度，偏离180度达30度之多，说明两分频音箱很难保持一致
另外电气分频点频率是在1421周，但声音的“分频点频率”却升至2675周，主要是在1421周的分频点频率处，SS1-II高音喇叭的声压是塌陷的，只有到2675周处，其声压才会上升与W5A平衡，说明两喇叭是“险中对接”，只有在低音喇叭和高音喇叭之间加个中音喇叭才能使声相位保持一致

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从数据表中可知，在2675周的频率处，高音和低音喇叭的音量相等，但此时两喇叭的声相位相差210度，偏离180度达30度之多，说明两分频音箱很难保持一致
另外电气分频点频率是在1421周，但声音的“分频点频率”却升至2675周，主要是在1421周的分频点频率处，SS1-II高音喇叭的声压是塌陷的，只有到2675周处，其声压才会上升与W5A平衡，说明两喇叭是“险中对接”，只有在低音喇叭和高音喇叭之间加个中音喇叭才能使声相位保持一致

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由于分频点频率是在SS1-II的谐振频率1421周处,分频点频率较低,导致高音喇叭承受的功率较大的原因,再说高低音喇叭的声相位无法保持一致,为了减少进入高音喇叭中的低频电流,功率分频器就采用一种最大限度衰减方案的"全旋"型,至于高音和低音两喇叭在声音音量相等频率时的声相位是多少,那就听天由命了,下面就列出模拟计算数据:

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音箱DIY较功放DIY有一个巨大的便利,那就是只要喇叭生产厂家给出了齐全的性能参数,从功率分频器的设计到箱体和倒相管的设计和计算,都可以通过综合电工学,流体力学,振动力学等相关的学科知识,建立起数学模型,及方程式,按方程式计算出来的分频器的电容,电感数值,和音箱的体积,倒相管的直径,长度等参数一次装定就可大功告成了,不象功放机中的三极管等放大器件,会随温度,电压变化,性能参数也会有较大变化,很不稳定,需要反复调试
掌握了准确的音箱数学模型的音箱DIY者可以通过模拟计算来检查音箱的各有关参数,而不必去采购那些昂贵的声压和交流阻抗测量仪器

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从255楼的模拟计算数据表中考核音箱全音域的交流电阻抗,声压,声相位,低频下潜频率:
       1.交流电阻抗:从无倒相管无显著作用开始的300周以上的频率,阻抗最低为7.63欧姆,出现在300周,最高为12.2欧姆,出现在900周和925周,阻抗波动幅度未超过2,基本符合要求,在300周以下的低频段,阻抗最高为32.3欧姆,相对W5A喇叭原始的68欧姆要低了许多,阻抗尽管有些高,但对于胆机来说却是个好的因素,可以降低对音频输出变压器的要求
     2.声压:在600周以下,倒相管显著影响的300周以上的中低频,声压基本保持在预定的83dB/米,在600周以上的中高频率段,声压基本保持在82dB/米,的预定值上,只是在1400周到2000周之间的中高频段,由于W5A喇叭的原始声压急剧跃起的原因,声压有些偏高,最高达83.6dB/米,如果没有分频器的有效压制,声压将会是86dB/米,说明分频器的设计及分频点频率的选择是正确的,由低频段的声压可知,音箱的低频频率可下潜至98周
     3.声相位:在电气"分频点"频率的1421周附近的1400周和1450周声相位基本保持在180度左右,说明分频器的公式及计算是正确的,高低喇叭之间的音量要到2750周才达到平衡相等,但此时的声相位却相差230度,与180度相差50度,这是没办法的事,只有在锥盆喇叭和高音喇叭之间加个球顶中音喇叭,做成三分频音箱才能彻底解决问题,好在2750周是远离主要的和敏感性的600周,也算是不幸之中的万幸

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上星期六把分频器需要的电感,电容,高音衰减器的电阻购齐,电感坚持用空心型,不用品质差的磁芯电感,线圈用1.2毫米直径的无氧铜漆包线绕制,电容用耐压400伏的聚丙烯电容,把好零部件的质量关
电感线圈在购买时就已测量检查达到符合设计要求的数据,但电容需要用电感电容表检查配对,使其相对误差小于设计值1%,这样才能保证分频器的整体质量,很不幸,表中的电池没电了,需要更换新电池,我的测试仪器只有这块电感电容表,其它更有力的工具是电工学,热力学,振动力学,流体力学,用她们可以组装起攻无不克的音箱数学模型和准确的计算方法