Parametry głośników - niebezpieczne pułapki w kartach katalogowych

Analiza danych technicznych, które publikują producenci głośników to nieodłączna część samodzielnej konstrukcji kolumn. Bezkrytyczna wiara w oficjalne specyfikacje może jednak doprowadzić do sporych kłopotów. Oto kilka przestróg dla początkujących majsterkowiczów.

Wydawać by się mogło, że efektywność to bodaj jeden z najprostszych parametrów i nie trzeba się martwić o jego weryfikację czy interpretację. A jednak jest inaczej. Charakterystyki głośników są zawsze mniej lub więcej (często "więcej") pofałdowane. Z tego względu powstaje pewien margines niepewności dotyczący poziomu, który ma być przyjęty jako nominalna efektywność głośnika. Dość częste są przypadki kiedy producenci jako efektywność podają poziom osiągany przez głośnik w stosunkowo wąskim paśmie, na lokalnym wybrzuszeniu charakterystyki. Natomiast w większości roboczego zakresu głośnik może mieć efektywność znacznie niższą aniżeli ta podana w katalogu. Spotyka się z przypadki, kiedy efektywność jest zawyżona nawet o 5dB, a odchylenia rzędu 1-2 dB są całkiem częste.

Kiedy zawyżona zostanie efektywność głośnika basowego i po zakupie okaże się, że gra on ciszej niż oczekiwaliśmy, zwykle nie spowoduje to poważniejszych kłopotów. W takim przypadku głośniki średniotonowe oraz wysokotonowe można bez problemu ściszyć. Sytuacja odwrotna może jednak nastręczyć sporych kłopotów. Jeśli głośnik średniotonowy nie osiągnie parametrów katalogowych i będzie zbyt cichy, to niestety głośników basowych nie należy ściszać szeregowo włączanymi rezystorami. Nie należy też na podstawie niesprawdzonych danych katalogowych planować takich konstrukcji, które wymagają precyzyjnego dopasowania efektywności głośników (na przykład aplikację głośników wysokotonowych bez tłumiących rezystorów). Aby określić efektywność głośnika należy się posłużyć wiarygodną charakterystyką przenoszenia. No i trzeba też pamiętać że pomiary publikowane w katalogach są prawie zawsze mierzone na dużej odgrodzie, a po zainstalowaniu głośników w kolumnach pojawią się dodatkowe zafalowania i w dolnej części pasma poziom się obniży ze względu na bardziej dookólne promieniowanie aniżeli w warunkach laboratoryjnych. W ramach kontroli wiarygodności danych katalogowych warto też obliczać teoretyczną sprawność głośnika z parametrów Thiele-Smalla.

Sama charakterystyka przenoszenia to jednak drugi parametr, który należy zawsze traktować z dużą ostrożnością. Jak wspomnieliśmy trzeba pamiętać, że warunki akustyczne typowe dla pomiarów publikowanych w katalogach są odmienne od warunków w jakich będzie pracował głośnik po zamontowaniu w obudowie. Nie to jest jednak największym problemem, są to bowiem zjawiska spodziewane i do pewnego stopnia przewidywalne. Dużo bardziej kłopotliwe są praktyki takie jak nadmierne wygładzanie charakterystyk, rozciąganie skali wykresów w celu zmniejszenia precyzji obrazowania. Niekiedy charakterystyki publikowane w kartach katalogowych tak znacznie różną się od charakterystyk pomierzonych niezależnie, że trudno powiedzieć jak powstały charakterystyki publikowane w katalogach. Tak więc najlepiej jest każdorazowo weryfikować charakterystyki lub pobierać je z niezależnych, sprawdzonych źródeł. Mając pewną wprawę można zresztą ze sporą dozą prawdopodobieństwa ocenić czy dana charakterystyka jest wiarygodna czy też nie.

Częstotliwość rezonansu mechanicznego to także parametr, który należy traktować z rezerwą. Przede wszystkim trzeba się w tym przypadku liczyć z rozrzutem parametrów. Zachowanie powtarzalności masy układu drgającego i jego podatności nie jest proste, zwłaszcza w odniesieniu do podatności. Także pewne odchylenia częstotliwości rezonansowej od wartości nominalnej są praktycznie nieuniknione. Odstępstwa na poziomie 10% nie powinny dziwić, choć w wysokiej klasy głośnikach rozrzut jest zwykle mniejszy. Ten parametr zmienia się też w czasie i powinien być mierzony na głośniku już wstępnie wypracowanym. Ale oczywiście te zmiany w czasie nie stanowią problemu, są bowiem typowym zjawiskiem i trzeba po prostu rutynowo brać je pod uwagę. W przypadku głośników basowych duże odstępstwa parametrów mechanicznych mogą utrudnić dobór parametrów obudowy (objętość, strojenie BR). Zaś w przypadku głośników wysokotonowych sporo będzie zależało od zwrotnicy. Większość typowych topologii zwrotnic jest mało czuła na umiarkowane odstępstwa częstotliwości rezonansowej. Dotyczy to choćby typowych filtrów drugiego, trzeciego czy czwartego rzędu. Jednak w układach pierwszego rzędu, także tam gdzie stosowane są pułapki strojone na rezonans, odstępstwa od danych katalogowych mogą być problematyczne. Tak więc pieczołowicie obliczony filtr może się w praktyce nie sprawdzić w połączeniu z głośnikiem o parametrach odbiegających od wartości katalogowych.

Kolejnym parametrem, który warto zweryfikować jest zakres liniowych wychyleń membrany. Bywa, że zamiast wartości odchylenia membrany od punktu równowagi do punkt kiedy cewka zaczyna wysuwać się poza szczelinę magnetyczną podaje się odległość pomiędzy skrajnymi wychyleniami. Najlepiej jeśli w karcie katalogowej podana jest nie tylko wartość X_max, ale także długość cewki oraz szerokość szczeliny układu magnetycznego - wówczas można samemu wyliczyć maksymalne wychylenie. Pomyłka dotycząca wartości X_max co prawda nie niesie za sobą błędów konstrukcyjnych, które by rzutowały na prawidłowość brzmienia kolumny, jednak zakres dynamiki na basie może być wyraźnie mniejszy niż się spodziewaliśmy.

Generalnie warto korzystać z możliwości samodzielnej weryfikacji parametrów Thiele-Smalla. Poszczególne parametry TS można obliczać podstawiając do wzorów inne parametry TS. Przykładowo Qes można obliczyć mając Re, Bl, Mms i Cms, a Vas można obliczyć mając Cms i Sd. Do obliczania niektórych parametrów potrzebne są też dodatkowo pewne stałe fizyczne. W ten sposób można dokonać krzyżowej kontroli i sprawdzić czy podane w karcie katalogowej parametry są spójne. Z reguły wartości obliczone takimi metodami nieznacznie różnią sie od podanych w kartach, ale jest to dopuszczalne. Natomiast większe rozbieżności powinny skłonić do dokładniejszego zbadania sprawy.