Вячеслав ШАРАФУТДИНОВ, г. Казань

ОТРАЖЕНИЕ ИДЕИ

Акустикой, в самом практическом смысле, я начал заниматься ещё с семидесятых, и всегда меня привлекали нестандартные решения. Вот, например…

Было дело, мы с приятелем построили шестиканальную акустическую систему, с отдельными каналами и громкоговорителями для создания пространственного поля, центра и так далее. Много лет спустя некоторые из тогдашних решений я опробовал в автомобиле, например — дипольную установку среднечастотников.

И вот, когда в майском номере «А3» появилась статья «Идеи и отражения», про опыты с акустическими рефлекторами, я решил, что это как раз для меня. Пользуясь только материалами статьи, я рассчитал и изготовил комплект «причальных кнехтов» для твитеров, устроенных по принципу A.L.T. (Acoustic Lens Technology).

Применить опытные изделия я с самого начала планировал в машине, поэтому ориентировался на наиболее часто встречающиеся размеры автомобильных пищалок: диаметр корпуса 49 мм, диаметр решетки — 41 мм.

При выборе геометрии я исходил из таких соображений:

— Чтобы отражённый рефлектором акустический «луч» не попадал на приборную панель, крайнюю точку которой я считал расположенной на расстоянии 280 мм от акустического центра пищалки.

— Чтобы «козырёк» (или «зонтик», кому как нравится) рефлектора закрывал прямой путь излучению на потолок салона.

Построения дали тело вращения, в котором геометрическое место «дальних» фокусов эллипса находится на окружности радиусом 115 мм на высоте 47 мм над плоскостью установки пищалки, то есть — приборной панелью.

Технологию изготовления линзы я применил «лобовую», физически воспроизведя воображаемый процесс вращения эллипса вокруг оси. За качество фотографий извините — фотограф из меня никакой, не мой профиль.

Материализация начинается с фанерного фрагмента эллипса

На месте будущей оси излучения пищалки — толстая игла от шприца

Дело было так: из тонкой фанеры я выпилил шаблон в виде части эллипса и приделал (мне больше нравится выражение «материализовал») ось его вращения, совпадающую с осью излучения пищалки. Материализованной осью стала толстая игла от медицинского шприца.

Потом поместил эту конструкцию в деревянное корыто, заполненное пластилином, и, вращая фанерную «лопасть» вокруг «акустической оси» на 180 градусов, получил пластилиновую форму линзы. Сравниваю с рисунками во вдохновившей меня статье: очень похоже, можно работать дальше.

В полученную форму заливаю эпоксидную смолу с наполнителем, усиливаю стеклотканью и получаю матрицу лицевой части линзы. Сняв готовую матрицу лицевой поверхности, выклеиваю заготовку эталона линзы A.L.T. Готовым эталоном заготовка становится после обработки тыльной части. Когда это сделано, по тыльной стороне выклеивается вторая матрица, задней поверхности.

При вращении вокруг оси шаблон «выедает» в пластилине требуемое тело вращения

Сравниваем материализацию с идеей. Похоже…

Две части при изготовлении готовых линз стягиваются болтиками, образуя единую форму. С её помощью я могу изготавливать комплект линз за 2 — 3 дня, это — включая окончательную доводку поверхности.

Первый изготовленный комплект отечественных A.L.T. высылаю вам почтой, оцените, удалось ли мне достичь цели. Инструментальных измерений я не проводил, но ощущения при прослушивании (использовал пищалку Т-04 ижевского завода автоакустики «Версия») обнадёживающие: диаграмма направленности в горизонтальной плоскости близка к 180 градусам, а в вертикальной, насколько удалось это оценить — не больше 30 градусов. Испытывая первый комплект, я отметил, правда, что часть излучения как-то проникает в заднюю полусферу. Я отношу это на счёт того, что жёсткая и незадемпфированная оболочка линзы сама является вторичным излучателем. Ну, эта конструкция не окончательная, буду продолжать опыты, ждите новых посылок…

По пластилиновой форме выклеивается матрица лицевой поверхности

Теперь по матрице лицевой поверхности — эталон рефлектора

P.S. Испытания отражения

Это уже — от редакции. То, что мы извлекли из коробки с опознавательными знаками «Почта России», потом показывали всем подряд в двух редакциях (нашей и «домашней»), задавая три вопроса на гарантированную засыпку: «Как вы думаете, что это?» — ну, здесь отвечали многие, и статью помнят, и вещь немного на слуху. Потом: «Как вы думаете, откуда это?» В смысле где и как сделано. Поверить, что такого качества детали выполнены дома, многие отказывались, с жаром уверяя, что видят: оснастка изготовлена в промышленных условиях, а про литьё под давлением и говорить излишне. Этих мы обламывали, знакомя с корреспонденцией, прибывшей из столицы Татарстана. Третий вопрос: «На основании чего это сделано?» Здесь нам самим было трудно поверить: первые отечественные A.L.T. (как их позиционирует сам изготовитель) сделаны на основании одной лишь обзорной статьи в журнале с чисто иллюстративными картинками формата спичечного коробка. Это равносильно тому, чтобы воспроизвести у себя на кухне боеспособный пистолет-пулемёт Шпагина по фильму про партизан.

А теперь по эталону рефлектора — матрица тыльной поверхности

Все составляющие технологии вместе

По всем позициям Вячеславу солидарный респект издательского дома.

Но прислал Вячеслав в редакцию пилотные образцы продукции казанского филиала Sawsalito Works не ради нашего восторга, а для испытаний, он же ясно об этом написал. Вот мы и приступили к испытаниям. Установку для этого зарядили следующую: взяли пищалку стандартных габаритов, на которые рассчитаны присланные образцы рефлекторов, пищалку не просто хорошую, а одну из лучших, нам встречавшихся — Hertz ML 280 из компонентного набора Mille MLK 2 (тест был в «А3» №7/2005). Для начала сняли АЧХ «голой» пищалки под несколькими углами к оси излучения. Картина хорошо знакомая: по оси — идеально ровная характеристика с незначительным завалом на самом верху, под углом (а углы мы брали решительные, по условиям опыта) АЧХ быстро начинает искажаться в сторону радикального завала. Видим такое раз сто в год, в ритме тестов акустики.

Теперь собираем временную конструкцию из пищалки, установленной осью вверх, и прикреплённого к ней рефлектора. Диапазон углов, разумеется, тот же. Что видим? Видим хорошее и плохое. Плохое: даже по оси излучения от образцовой характеристики элитной пищалки остались рожки да ножки.

Пилотный комплект рефлекторов, присланный в редакцию, впечатлил качеством изготовления

Место пищалки заняла ML 280, одна из лучших нам известных

Хорошее, даже отличное и невиданное: вплоть до прямого угла к оси излучения форма рожек и ножек остаётся практически неизменной. То есть действительно, перед нами всенаправленный ВЧ-излучатель. Спрашивается, как привести АЧХ в чувство, сохранив всенаправленность? Для начала мы рассудили так: надо взять пищалку из тех, что отличаются повышенной отдачей на самых верхних частотах, а это — пищалки с металлическим куполом. Поискав по сусекам, вытащили из них пищалку Eclipse из комплекта SC8365, с 20-миллиметровым алюминиевым куполом. Проверили: у неё завала наверху нет, пристроили её на место шёлковой ML 280 и увидели: да, на самом верху положение улучшилось, но общая тенденция к ослаблению отдачи с частотой сохранилась.

Посоветовались с умными людьми (это вообще хорошая практика), и нам объяснили, что это не баг, а фича, совершенно естественная для такого устройства. Диаграмма направленности пищалки с ростом частоты сужается, нам ли с вами этого не знать. А рефлектор исправно «раздаёт» излучаемую энергию в широком секторе. Естественно, на единицу телесного угла акустической энергии приходится меньше, что микрофон исправно фиксирует. Значит, надо внести обратную коррекцию, решили мы и, как завещал Венедикт Ерофеев, немедленно внесли.

Пищалку включили через фильтр верхних частот 1-го порядка с частотой среза 12 кГц. Впрочем, вы понимаете, о каком «срезе» можно говорить при таком порядке фильтра, просто АЧХ приобретает наклон 6 дБ/окт. ниже 12 кГц. А на практике для головки с импедансом в полосе пропускания 4 Ом (как ML 280) это реализуется в форме конденсатора ёмкостью 3,3 мкФ. АЧХ «голой» пищалки при этом принимает ожидаемый вид (теперь мы ограничиваемся всего двумя углами: 0 и 60 градусов, они дают исчерпывающую картину). На оси — подъём в те самые 6 дБ/окт., под 60 градусов — сами видите. Включаем по той же схеме, но с рефлектором. Вот теперь — другое дело. АЧХ, конечно, получилась изрезанная, но нам приходилось видеть такие и без всяких рефлекторов. Зато чего видеть не приходилось, так это сохранения формы АЧХ во всех подробностях при таком безумном уходе от оси излучения.

Что можем констатировать по итогам испытаний того, что нам прислал Вячеслав? Подведём мотивированные итоги.

1. ППШ, сделанный по кинофильму, стреляет и даже исправно попадает в цель.

2. Исходя из принципа работы A.L.T., для получения горизонтальной АЧХ на верхних частотах надо вносить «превентивную» частотную коррекцию сигнала на выводах пищалки, в виде фильтра верхних частот 1-го порядка.

3. Совершенно не обязательно, что найденная Вячеславом геометрия формообразующего эллипса — наилучшая. Она работает, но, как мы заключили, в нынешнем виде пригодна главным образом для трёхполосных систем (как и все известные прототипы на рынке: акустика Beolab 5 фирмы Bang & Olufsen и этой же фирмой разработанная акустика для новой Audi A8). На «нижне-верхних» частотах (до 5 — 6 кГц) наш образец A.L.T. дурил, придавая АЧХ сильно изрезанную форму, выше всё становилось куда более вразумительно. А такая частота раздела СЧ/ВЧ характерна для трёхполосок, большие мидбасы до 5 — 6 кГц не дотягивают.

4. Надо, конечно, ещё и послушать, это ясно. Вторую, субъективную часть испытаний мы решили приурочить к тесту трёхполосной акустики в одном из следующих номеров. По причине, объяснённой чуть выше…

Как и положено, идеально излучающая по оси, при больших углах отклонения купольная пищалка валит АЧХ беспощадно

При установке в A.L.T. АЧХ приобретает сильный, но практически не зависящий от угла отклонения наклон в сторону высоких частот. Одновременно появляется значительная изрезанность на 2 — 5 кГц.

Попытка поправить дело с помощью металлической пищалки. На самом верху дело поправилось, но тенденция к спаду сохранилась

Возвращаемся к верной ML 280. Так она излучает, будучи подключена через конденсатор ёмкостью 3,3 мкФ. По-научному — ФВЧ первого порядка с частотой среза 12 кГц.

All together now. Пищалка через ёмкость в рефлекторе. Нам приходилось видеть похожие АЧХ по оси излучения у менее породистых ВЧ-головок. Но здесь-то форма частотной характеристики оказалась практически не зависящей от угла отклонения от оси. А ведь за это и боролись авторы идеи и тот, кто её отразил в стеклопластике…