• Obudowa - po co ?

    Żeby sobie odpowiedzieć na pytanie tytułowe wystarczy zrobić mały eksperyment. Każdy wie jak gra głośnik w obudowie. Dla porównania posłuchajcie przez jakiś czas zwykłego zestawu głośnikowego, a następnie wyjmijcie głośnik niskotonowy z obudowy. Co się dzieje ? Gdzie się podziało najniższe pasmo ? Głośnik niezabudowany nie emituje tak pożądanego przez nas basu. Ale dlaczego ? Najlepiej wyjaśnić to na podstawie rysunku:


    Powodem takiego stanu rzeczy jest zwarcie akustyczne. W czasie kiedy membrana wędruje do tyłu powietrze przed membraną rozrzedza się. Jednocześnie za membraną następuje zagęszczenie powietrza. Na wykresach zobrazowane zostały fale akustyczne emitowane przez przednią i tylną część membrany głośnika. Widać na nich, że fazy emitowanych fal dźwiękowych przez tylną i przednią część membrany są przesunięte względem siebie o 180 st . Różnica ciśnień przed i za membraną powoduje przepływ powietrza, wokół krawędzi głośnika, zza membrany do przodu (czerwone strzałki na rysunku) powodując tym samym wyrównanie wspomnianej różnicy ciśnień. Wprawdzie następuje ruch cząstek powietrza, ale nie ma emisji fal dźwiękowych – fale dźwiękowe znoszą się. Analogiczna sytuacja następuje gdy membrana głośnika porusza się w przód. A zatem można by powiedzieć, że głośnik niezabudowany nie powinien w ogóle emitować fal dźwiękowych. Tak byłoby w istocie, gdyby prędkość ruchu cząstek powietrza była nieskończona. Ponieważ jednak tak nie jest, zjawisko całkowitego znoszenia się fal emitowanych przez przednią i tylną powierzchnię membrany głośnika występuje tylko wtedy gdy ruch membrany jest na tyle powolny, że cząstki powietrza „nadążają” przemieścić się zza głośnika wokół jego krawędzi przed membranę – czyli w zakresie niskich częstotliwości.

    I tu dochodzimy do pierwszego ważnego wniosku. Przecież wystarczy „zatamować” przepływ powietrza wokół krawędzi głośnika i po problemie. Bierzemy deskę, robimy w niej otwór, montujemy w nim głośnik i po sprawie. Dzięki takiemu zbiegowi obsadzony w desce głośnik ma jakby szerszą krawędź, a co za tym idzie powietrze ma do pokonania dłuższą drogę zza głośnika przed membranę czyli ciśnienia nie zdążą się wyrównać. I takie twierdzenie jest prawdziwe. Taka deska stanowi tzw. odgrodę akustyczną. Należy sobie jednak zadać pytanie jak duża musi być nasza deska (odgroda), żeby w zakresie najniższych częstotliwości powietrze nie nadążało jej opłynąć ? Otóż odległość od membrany do krawędzi naszej dechy musi wynosić co najmniej 1/4 długości fali emitowanej przez głośnik by fala ta była emitowana „wyraźnie”. Wiemy już, z artykułu o dźwięku, w jaki sposób policzyć długość fali o znanej częstotliwości. Przyjmijmy zatem, że chcemy wykonać odgrodę akustyczną tak, aby najniższym „wyraźnie” emitowanym tonem był ton o częstotliwości 50 Hz. Długość fali takiego tonu wynosi aż 6,86 m (l=c/f; gdzie l – długość fali [m], c – prędkość dźwięku [m/s], f – częstotliwość tonu [Hz]; 343/50 = 6,86). Zatem odległość od membrany do krawędzi naszej odgrody musiałaby wynosić (we wszystkich kierunkach) co najmniej 171,5 cm ! Jak widać z tego prostego przykładu technicznie, w małym pomieszczeniu, nie jesteśmy w stanie ustawić takiej odgrody. Warto tu wspomnieć, że najlepszą odgrodą akustyczną jest teoretyczna, nieskończenie wielka odgroda – bo tylko taka w 100% zapobiegnie przedostawaniu się dźwięku emitowanego przez tylną część membrany głośnika przed odgrodę. Ale skoro zmierzamy do tego, żeby nie słyszeć dźwięku emitowanego przez tylną część membrany to przecież można tę część membrany po prostu „osłonić”. Realizacją tego wniosku jest obudowa zamknięta, która to jednak nie jest tożsama z nieskończenie wielką odgrodą. Dlaczego ? Na to pytanie odpowiedź pojawi się w oddzielnych artykułach traktujących o obudowach. Dodam tylko jeszcze, że ludzki umysł poszedł dalej. Przecież można spróbować wykorzystać emitowaną przez tylną powierzchnię membrany falę dźwiękową – wystarczy przesunąć ją w fazie o 180 st . i będzie się ona dodawać do fali emitowanej przez przednią powierzchnię membrany głośnika zwiększając tym samym emitowaną moc dźwięku. Realizacją tego wniosku są obudowy typu bass-reflex i linia transmisyjna.

    Mam nadzieję, że ten krótki artykuł wyjaśnia zasadność stosowania obudów do głośników.

    Quester (2005)