Онлайн-калькулятор определяет внутренний объём корпуса сабвуфера на основе параметров Тиля-Смолла динамика. Для закрытого ящика рассчитывается добротность оформления и частота среза, для фазоинвертора дополнительно вычисляются частота настройки, длина и площадь порта.
Формулы расчёта объёма короба
Объём закрытого ящика вычисляется по формуле:
Объём = Vas / ((Qtc / Qts)² − 1)
где Vas - эквивалентный объём динамика в литрах, Qts - полная добротность динамика, Qtc - добротность оформления (обычно 0,707 для ровной АЧХ).
Объём фазоинвертора рассчитывается иначе:
Объём = 20 × Vas × Qts³·³
Частота настройки порта определяется формулой:
Частота настройки = Fs × (Vas / объём)⁰·³¹
где Fs - резонансная частота динамика в герцах.
Расчёт для 15-дюймового динамика
Типичный 15-дюймовый сабвуфер имеет Fs = 35 Гц, Qts = 0,4 и Vas = 45 литров. Объём фазоинвертора для него:
Объём = 20 × 45 × 0,4³·³ = 900 × 0,0768 = 69,1 литра
Частота настройки порта:
Частота = 35 × (45 / 69,1)⁰·³¹ = 35 × 0,883 = 30,9 Гц
С учётом динамика и стоек итоговый объём составит 69,1 × 1,1 = 76 литров. Для закрытого ящика с Qtc = 0,707 потребуется 25 литров чистого объёма или 27,5 литра с запасом.
Таблица типовых значений для разных динамиков
| Qts | Fs, Гц | Vas, литров | Объём фазоинвертора, литров | Тип оформления |
|---|---|---|---|---|
| 0,3 | 35 | 45 | 25,5 | Фазоинвертор |
| 0,35 | 30 | 60 | 52,4 | Фазоинвертор |
| 0,4 | 35 | 45 | 69,1 | Универсальный |
| 0,4 | 45 | 30 | 36,9 | Универсальный |
| 0,5 | 35 | 45 | 104,8 | Закрытый ящик |
При Qts ниже 0,3 динамик просится в фазоинвертор для расширения низкочастотного диапазона. При Qts выше 0,5 закрытый ящик обеспечивает лучший контроль диффузора и меньшие габариты.
Проверка расчёта вручную
Для динамика с Qts = 0,35, Fs = 30 Гц, Vas = 60 литров объём фазоинвертора:
Объём = 20 × 60 × 0,35³·³
Степенную функцию 0,35³·³ нужно вычислять целиком, иначе возникают ошибки округления. Точное значение даёт 52,4 литра. Частота настройки: 30 × (60 / 52,4)⁰·³¹ = 30 × 1,0405 = 31,2 Гц.
Частые ошибки при расчёте короба
Забывают добавить 10 процентов на объём, занимаемый магнитной системой динамика и внутренними стойками. Для 50-литрового расчётного объёма реальный короб должен быть 55 литров.
Путают внешние и внутренние размеры корпуса. Формулы дают чистый внутренний объём, толщина стенок 18-25 мм добавляется отдельно к каждому измерению.
Используют Qtc вместо Qts в формуле фазоинвертора. Qtc - это добротность системы динамик-ящик, она появляется только после установки в закрытый корпус.
Границы применимости формул
Формула объёма фазоинвертора работает для Qts от 0,2 до 0,5. При меньших значениях динамик требует рупорного оформления, при больших фазоинвертор теряет преимущества перед закрытым ящиком.
Расчёт закрытого ящика применим для Qts от 0,4 до 0,8. Выход за верхнюю границу означает слишком высокую добротность, динамик будет гудеть даже в большом объёме.
Формула длины порта справедлива для диаметров от 5 до 20 см и частот настройки от 20 до 60 Гц. Все формулы предполагают жёсткие стенки корпуса толщиной от 18 мм из фанеры или МДФ.
Параметры Тиля-Смолла и их измерение
Резонансная частота Fs - это частота, на которой подвижная система динамика колеблется свободно без корпуса. Измеряется подачей синусоидального сигнала переменной частоты и поиском максимума импеданса.
Полная добротность Qts объединяет механические и электрические потери. Чем ниже Qts, тем быстрее затухают колебания диффузора. Измеряется по ширине резонансного пика импеданса на уровне 0,707 от максимума.
Эквивалентный объём Vas показывает, какой объём воздуха имеет жёсткость, равную жёсткости подвеса динамика. Определяется методом добавочной массы: на диффузор кладут груз известной массы и измеряют сдвиг резонансной частоты.
Связь с акустическим оформлением
Закрытый ящик даёт спад АЧХ 12 дБ на октаву ниже частоты среза. Фазоинвертор обеспечивает 24 дБ на октаву, но требует больший объём и точную настройку порта. Выбор оформления зависит от применения: для домашнего кинотеатра предпочтителен закрытый ящик с контролируемым басом, для автозвука - компактный фазоинвертор с высокой отдачей.