关于“水管炮”的设计方法。（原创）

linsong007 · 发表于 2017-4-28 18:20

本帖最后由 linsong007 于 2017-4-30 01:04 编辑

自打BOSE出了“水管炮”，发现好多人喜欢尝试制做，但也发现被其所谓的原理忽悠的不轻。所以就其原理及设计方法在此说说看法和方法。

水管炮的结构大家都知道，就是两端开口的管道内部某处安置一个驱动单元。它的本质就是一个驱动器带动两个谐振体。

这个结构我们可以把它描述成两种等效形式：
1.等效于两个1/4波长的传输线式音箱，外加一个全波长的共振管。这个共振管与其中一个1/4波长传输线的谐振频率相近，所以会合成一个“Q值较低的矮胖峰”。
2.等效于一个双腔开孔的带通倒相式音箱，只是其中一个腔体的Q值略低一些。

明白了这个道理后，接下来就很简单了。

打开LSPCAD新建一个音箱，选带通式音箱类型-3，选定你的喇叭参数。先用“表格优化”，再视情况把“前音室”的共振频率调整一下，让“一米间距半开放SPL”变得符合你的要求。看到图了吗？在那个“带通式音箱类型-3”窗口内，除了两个“共振频率”外其它全都无视（分别是47.1hz、146hz）。

好了，就拿这两个共振频率为基础，算出各自的1/4波长。图中的47.1hz和146hz分别对应1.8米和0.58米，二者之和就是管炮的总长，一端0.58米处就是安装低音喇叭的位置。

可能有人会问，0.58米并不是总长的1/4呀，确定没弄错？ ——没错！总长2.38米的谐振频率为143hz（双端开管），0.58米的谐振频率为147hz（1/4波长单端开管），这两个频率差值反映出对驱动器Q值的要求。Q值越低差值越小，Q值越高差值越大。此例举的驱动器Q值为0.25，fs=85hz，若使用Q值为0.52，fs=85hz，总长会就变成1.38米+0.72米，那差值会更大（分别为161hz与117hz）。别在乎这个差值，它是由驱动器Q值决定的。BOSE管炮的驱动器位置在总长的1/4处则，这只说明其驱动器的Q值挺小（估计就是0.2几）。用Q值小的驱动器是没错的，但Q值稍高些的就不能照搬“1/4”处了。

但愿这个帖子能终结关于管炮长度设计的问题，不要被广告式的宣传所迷惑。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
4楼又另做了些补充。

ziyiweishi · 发表于 2017-4-28 18:37

我看不懂，但是觉得很厉害！支持楼主！

hifi-gzdsx7h8 · 发表于 2017-4-29 02:24

我也看得不是太懂，精神上支持楼主！

linsong007 · 发表于 2017-4-30 00:55

本帖最后由 linsong007 于 2017-4-30 01:12 编辑

好吧，既然都看不懂就说明我没写好。在简单些试试。

下图是一个“水管炮”和一个带通式低音音箱（Type-3）的基本结构。它们在声学上是等效的，所以可以用音箱的设计软件（LSPCAD）来设计“水管炮”。
管炮.jpg

当然，你要有使用的喇叭单元的一些基本参数。在LSPCAD里新建一个音箱，选“带通式 3”，载入单元参数文件后开始做些调整（一般先“表格优化”然后修整修整）。见下图（图例中单元型号为JBL 2118H Qts0.35 Fs85Hz）

然后根据这两个红圈里的“共振频率”算出1/4波长

共振频率：54Hz 133.8Hz
对应波长：6.3m 2.54m
1/4波长：1.57m 0.635m

好了，这个水管炮的尺寸就是1.57米加上0.635米（总长2.21米）。

注意，对低音喇叭的参数要求，Qts要低一些好（建议0.2~0.4，越低带宽越宽，越高带宽越窄）；Fs 视口径大小，10寸以上可考虑用30~60Hz的，10寸以下60~90hz。
Fs不要太低，因为这种类型的音箱重放频率可低至Fs的0.6倍左右，在过低的频率下若口径不够大，是容易“打底”过载的。

chenlong0304 · 发表于 2017-5-2 12:23

明白楼主意思

gxcrt111 · 发表于 2017-5-2 15:23

不如直接做带通式低音音箱，这样也不用控制器了

linsong007 · 发表于 2017-5-3 20:27

gxcrt111 发表于 2017-5-2 15:23
不如直接做带通式低音音箱，这样也不用控制器了

可是管炮结构简单、效率高。场地够大还是不错的选择。

求炮友 · 发表于 2017-5-5 16:46

楼主这是什么软件，看着挺好，给我发一个吧

linsong007 · 发表于 2017-5-6 00:03

求炮友发表于 2017-5-5 16:46
楼主这是什么软件，看着挺好，给我发一个吧

LspCAD 5 咱们坛子里有介绍，去看看。
http://bbs.hifidiy.net/forum.php?mod=viewthread&tid=74045

求炮友 · 发表于 2017-5-6 10:01

linsong007 发表于 2017-5-6 00:03
LspCAD 5 咱们坛子里有介绍，去看看。
http://bbs.hifidiy.net/forum.php?mod=viewthread&tid=74045

好的，谢谢

fcy10 · 发表于 2017-5-10 10:29

学习了

nihuihong · 发表于 2017-5-25 22:21

楼主可加你qq向你请教一些问题

linsong007 · 发表于 2017-5-25 23:02

nihuihong 发表于 2017-5-25 22:21
楼主可加你qq向你请教一些问题

不常用qq。发消息吧。

XIAOBINLU2 · 发表于 2017-5-26 02:23

水管炮有技术性做的好的话效果不错的

ILXTF · 发表于 2017-5-26 19:12

本帖最后由 ILXTF 于 2017-5-26 19:17 编辑

对带通类并没有什么研究过，那炮也没有关注过，入道较迟，。不敢断定说楼主的技术和知识经验是论坛最强的，但是方法考究相当的严谨和科学化。而且最难得的是无私奉献地愿意开源分享自己的技术知识和经验，这点是最为可贵的精神。虽然现在还没有兴趣做这种音箱，但是想问个问题，倒相音箱的实际调试中可以发现，LSPCAD模拟出的倒相管长度是等效长度，并不是实际长度。请问LSPCAD模拟出的带通式音箱的管长，是等效长度还是实际长度？用模拟非线性损耗之后的结果对比实测的差异可以大概估计，请问楼主能否说说？

linsong007 · 发表于 2017-5-27 02:56

ILXTF 发表于 2017-5-26 19:12
对带通类并没有什么研究过，那炮也没有关注过，入道较迟，。不敢断定说楼主的技术和知识经验是论坛最强的， ...

谢谢您的支持与鼓励！
个人感觉，用LSPCAD模拟出的倒相管长度应该是实际长度，这在大容积箱体上的还是比较准的，但在小箱体（一般就几升）上就不太准了，只能做个参考，然后根据LSPCAD给出的阻抗曲线去调整。
可以把倒相式箱体看作是一个电容和电感的串联体，电容就是箱体容积，电感就是倒相管，“模拟非线性损耗”就相当于这个电感的内阻（直流电阻）。倒相孔越细，阻力就越大，“模拟非线性损耗”就越显著，但这不会改变这个串联体的谐振频率，只会影响共振的强度（箱体Q值变低效率下降）。
可以用“模拟非线性损耗”选项的变化程度来判断倒相孔口径是否够大。变化明显就说明倒相孔口径太小了。

xianduzi · 发表于 2017-6-2 18:37

记号

xianduzi · 发表于 2017-6-3 22:54

gxcrt111 发表于 2017-5-2 15:23
不如直接做带通式低音音箱，这样也不用控制器了

lz说不是声学上是等效？

xianduzi · 发表于 2017-6-3 22:58

疑惑，这类，不会一边正相一边反相吗

linsong007 · 发表于 2017-6-3 23:20

xianduzi 发表于 2017-6-3 22:58
疑惑，这类，不会一边正相一边反相吗

怎么会？管道会改变相位的。

[基础知识] 关于“水管炮”的设计方法。（原创）