簡(jiǎn)單的音箱箱體計算方法
剛性等幾個(gè)方面組成的。
(一)箱體的比例
當愛(ài)好者制作揚聲器箱體時(shí),有各種不同的結構選擇包括從立方體,圓管形,或矩形到許多其它的形狀。每種形狀都有特殊的特性、
優(yōu)點(diǎn)和缺陷。但是,常用的音箱不管是閉箱還是倒相箱大都是長(cháng)方形的箱體,所以,本文就是對長(cháng)方形箱體尺寸關(guān)系進(jìn)行的討論。
假定揚聲器特性表中建議箱體容積Vb為0.09056立方米。愛(ài)好者就能用這個(gè)值為實(shí)際揚聲器單元確定理想的箱體尺寸了。如容積已定,先要把所要求的內部容積的立方米單位轉換為立方厘米,然后再求得結果的立方根,就可以得出所要求的高度、寬度、厚度了。正方形箱體(即高度、寬度、厚度相同的箱體)對用于超低音箱是很滿(mǎn)意的,因為這種箱體能通過(guò)增強內部駐波而提升箱體的總輸出。許多市售的超低音箱都是按這種樣子設計的。但是,本文的用意并非是用于超低音箱的,而是能覆蓋全音頻范圍的兩分頻或三分頻的音箱。
通過(guò)實(shí)踐,許多音箱制造商已經(jīng)采用了靠經(jīng)驗得到的“黃金”比率或“黃金”分割率,這個(gè)比例或比率與根據理想比率0.618而確定的箱體尺寸比有關(guān)。舉例來(lái)說(shuō),應用的是整數尺寸,如6單位的深度,10單位的寬度,16單位的高度,深度對寬度的比率=6:10=0.60,而寬度對高度的比率=10:16=0.625,這些最終尺寸的縱橫比與理想的0.618值相當接近的,因為該比率可使選出的近似尺寸不會(huì )出現增強內部共振的公共簡(jiǎn)正頻率,所以這個(gè)比率已被確認為能產(chǎn)生最佳的聲音。
(二)計算內部尺寸
假定所要求的內部純容積為0.0864立方米,計算過(guò)程如下:
1、把0.09056立方米轉換為90560立方厘米。
2、假定取縱橫比為6:10:16,將這三個(gè)數相乘,得到積為960。
3、把總立方厘米90560除以960,得到的商為94.3。
4、現在,求出94.3的立方根,大約為4.55。
5、最后,用4.55乘以縱橫比的三個(gè)值,分別為,6×4.55=27.3(厚度),10×4.55=45.5(寬度),而16×4.55=72.8(高度)。
6、經(jīng)過(guò)這些計算,將箱體的寬度、高度和厚度值相乘,和原來(lái)要求的箱體容積90620cm3相比較。由于要化為整數,乘積可以稍有不同,當有1%誤差時(shí)可以認為是無(wú)關(guān)緊要的。
以上就是決定箱體最佳尺寸的全過(guò)程。作為例子,讀者也能選擇其他的7:11:17縱橫比,或34:55:89而且按前面舉例的同樣方法進(jìn)行。當最佳值有5%左右誤差時(shí),對放音質(zhì)量?jì)H有很小的影響。
(三)關(guān)于誤差
假如讀者遇到的是小容積的音箱,那么此時(shí)容積是與揚聲器單元裝在箱內占有的容積有關(guān)的。讀者可以把箱體容積做得稍為大些以補償揚聲器單元的容積。假如在揚聲器單元特性中沒(méi)有給出揚聲器單元的位移值,那么可以根據下述公式計算近似的位移值(或容積):V=πr2h,式中,r是磁體半徑,而h是磁體的厚度或高度。設磁體直徑為11.4cm(半徑就是5.7cm),厚度為2.5cm,容積為:3.1416×5.72×2.5=255.2cm3現在,計算用下面公式計算錐盆容積:V=πr2h/3設錐盆直徑為22.9cm,而高度為5.1cm,所以錐盆容積為:3.1416×11.52×5.1/3=706.3cm3把磁路容積(255.2cm3)與錐盆容積(706.3cm3)相加,給出揚聲器單元容積為961.5cm3。該值只不過(guò)比箱體所要求容積90560cm3的1%稍大些而已。所以在這種情況下?lián)P聲器單元的容積是并不重要的。只要揚聲器單元的合成容積不超出總箱體容積的5%,在計算時(shí)就可以忽略不計了。
無(wú)論讀者用什么樣的比例,深度、寬度和高度的尺寸都不應該存在任何一個(gè)數的整倍數。舉例說(shuō)來(lái),不應該采用8,16和24,因為這些數都是8的整倍數,所以在箱內將會(huì )出現有害的共振。
對超低音箱來(lái)說(shuō),因為這種箱需要共振,所以常常制成正方形的。而且,這種音箱放音僅覆蓋較窄的頻段,故而箱體的共振增強了輸出。當然,也能利用開(kāi)口箱形式進(jìn)一步增強低音。
(四)數學(xué)上的黃金切割率
表示黃金切割率的數(也稱(chēng)為黃金平均值,黃金比例和黃金分割)是從劃分線(xiàn)段得出的。此時(shí)較短的部分對較長(cháng)的部分之比等于較長(cháng)的部分對線(xiàn)段總長(cháng)之比值(圖1)。設線(xiàn)段總長(cháng)度為1,且取較長(cháng)部分為x,那么較短的部分就是1-x,這樣導出的比率就是:
[(1-x)/x]=(x/1)或x2=1-x(1)稍經(jīng)排列,可給出一元二次方程:x2+x-1=0(2)
將此式與二次方程基本形式比較,可得ax2+bx+c=0,且應用該公式,x=(-b)/2ax的正值(較長(cháng)的線(xiàn)段)可得0.61803…,作為實(shí)際應用四舍五入為0.618。通過(guò)相減,較短部分的長(cháng)度即為0.382,正如方程(1)直接顯示那樣,該值是較長(cháng)線(xiàn)段的平方。
讀者還可以(在理論上)找到一個(gè)通過(guò)幾何結構分割而得到的正確的分割點(diǎn)。在圖2上,ABC是一個(gè)直角三角形,為方便起見(jiàn),選擇AB為2單元,而B(niǎo)C(垂直于A(yíng)B)選定為1,根據勾股定律,AC=。以C為圓心,半徑=BC=1作圓弧,交于斜邊上D點(diǎn),得AD=-1。再以A為圓心,AD為半徑作圓弧,交AB于G點(diǎn),該點(diǎn)即為分割AB的黃金比率。較長(cháng)部分AG=-1,而較短的部分GB=2-(-1)=3-。應用這些值,我們能夠看出
GB/AG=AG/AB是相同的。
黃金比值也能從其它數學(xué)運算中得到。例如,有一種費班納賽序列(FIBONACCISERIES),這種數制序列中每個(gè)數等于前面兩個(gè)數的和):1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,等等。稍作驗算,數序怎樣建立就清楚了,取連續的一對數的比率看其結果:
1:1=1;1:2=.5;2:3=.67…;3:5=.6;5:8=.625;8:13=.61538…;13:21=.61904…21:34=.61764…;34:55=.61818…;等等。
黃金比率在許多方面都有出現,例如,正五邊形對角線(xiàn)的線(xiàn)段,在測量五個(gè)正幾何立體金字塔的一定比率,而最顯著(zhù)的是在自然界中,假如讀者能獲得一個(gè)大的成熟的向日葵,請注意花簇頭部的順時(shí)針和逆時(shí)針?lè )较虻穆菪y,仔細數出兩個(gè)方向的螺紋數,取較小的數和較大的數的比率,再和Fibonacci數序的比率比較。
顯然,這是一個(gè)值得注意的比率,而且當引入到揚聲器箱體尺寸后,揚聲器箱放音非常優(yōu)良就沒(méi)有什么奇怪了。
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