一款HiFi箱的诞生历程；实测篇（连载3）

边缘人1666

终于来到实测篇；
实际出工程样箱，就是对照着设计尺寸来着,看图1-3.（图4-6是第三版设置终版）。初版打样主要是核对阻抗数据用，图上也能看到内部基本没做什么加固加强之类的。后面改版的都是为了解决腔内的导向管共振泄露和箱振而优化，不改动任何尺寸包裹导向管长度。
   终版外整体外观（未做表面漆面工艺处理的工程样品）：图4-6
容积内尺寸是按设计稿弄，没做任何变动。外尺寸：宽308×高518×深380mm，导向管内径：80mm，总长度：245mm，仿真设计稿上240mm（设计的精度还是相当高的）。大体上要尽量避免过多的腔内填充物，按照常规的吸音棉填充量，LEAP5给出的默认假如是40%的情况，实际产品是2-3cm厚的吸音棉全填充的情况，按国内常用黑色纤维吸音棉，防火的那种。PA上常用的料，HiFi民用的腔内填充物就不太清楚了。这里就不做过多的纠结了，怎么便利怎么来。调整的时候主要还是先从阻抗曲线开始，这将决定着所有设计上的工作是否正确。

zhoujh988

牛逼牛逼

边缘人1666

测量数据来源CLIO12分析仪测量导入，测试参考电压2.834V，测量麦克风：micW  M215(国产，带校准文件)，声压校准器：B&K。
     图1是导入到LEAP5，图2是clio测量窗口
1，        首先依据最终调整后的阻抗信息：FL：25.12Hz低频峰，Fm：44.67Hz/9.1Ω谷底频率,Fh：68.79Hz高频峰和Fc：56.2Hz闭箱频点。
2，        曲线说明；黄色和绿色是两个导向管近场测量曲线，蓝色曲线是喇叭近场测量，灰色频响是封闭开口后的喇叭近场测量，粉红色是阻抗曲线（空载未加入网络负载）。图的左边垂直轴刻度是SPL值，右边是阻抗值。

     其实这篇实测的内容并不多，绝大部分都是依托前两篇里的阐述，在设计足够精确的情况下，实际打样出来的工程样品并不会有很大出入。除非在测喇叭单体时，就出现了人为错误测量方式导致错误的T/S参数（这其实在厂商角度是很常见的）。收尾，补充一下T/S参数测量的一些基础知识吧，供发烧们参考。

边缘人1666

3，还记得前面设计篇上的‘快速设计’页面的内容吧，其中里面有给出个倒相箱的设计参考值：QB=7。这个就是对结果倒推验证的一个科学的客观证据，来证明最终产品正确与否，虽然是参考值，但其结果依然需要交叉验证。。题外话；根据不同的单体不同的T/S参数，设计不同的QB值，最终结果也会大相径庭，这也是不同工程师对同样的单元会设计出不同的‘声底’的重要依据之一。大体上有个‘调声’的QB值范围：6--10之间。小单体往往更容易设计出高Q值的系统，或者高Q值的单元也更容易出现高Q值的系统，小单体设计高Q值有助于提高低频的效率，增强中低频的能量，尤其在5寸以内的单元，依赖高Q值的设计来补偿障板跌落响应，是折中的选择。比如发烧友津津乐道的著名经典小箱子：LS3/5a，其Q值高达12之多，从系统设计角度看待颇具争议性；高Q值所带来的系统瞬态响应严重欠阻尼，并不可取，但它确有它的可取的优点一面，无关低频的。这里就不好探讨了。而高Q值的大单元，设计成高Q值系统其结果就是‘嗡嗡响’的轰隆隆低频。QB值一般超过10都不太建议，尤其是diy的玩家们。
        根据之前设计上的系统推荐Qb=7为参考，计算实际的结果数据，这里我给出一份自己用execl的计算表格，所做的计算方法请参考‘扬声器系统设计手册’

边缘人1666

4，        从图上首先可看到系统的Qb值跟预设参考值很接近。相对于闭箱下的QTC值临界于设计的0.5最小值，这个QTC值在0.5各资料都给出了最佳瞬态响应的参考值，而低频相对表现较为‘紧致’或‘略少的量’。说明本次参考设计正确合理合格的，QB值的计算结果需在预设值的10%内波动方可认为是正确合理的设计，即6.3-7.7之间。有心的朋友一定会留意到一个问题;Fm的阻值在设计和实测上相差了2.2Ω，这是因为音圈导纳过大引起的误差（所定制使用的音圈扁铜铝合金材料），跟实测会存在些许的出入。以结果计算为准。下面给出各频点对照表
  5，        带入分频网络负载后，也就是成品终测，其QB值很非常接近设计的理想值7了，QB值主要影响参数是Fm的阻值，这一参数也制约了吸音棉的填充量的大小，需要在设计之初就需要考虑到容积的范围。并不是吸音棉填充的越多越好，过量的填充反而会导致系统的Q值过低（过阻尼））影响到低频的效率问题。

边缘人1666

边缘人1666 发表于 2022-1-8 00:59
3，还记得前面设计篇上的‘快速设计’页面的内容吧，其中里面有给出个倒相箱的设计参考值：QB=7。这个就是 ...

补充一点内容：很多diy玩家很容把Fm看做成音箱的调谐频率，其实这个准确的频点是靠准确的计算的出来的。从表格上可以找到一个计算参数：Fb：46.95hz，这个频点跟Fm：44.67hz虽然仅差了2.3hz，最终的系统调谐完成频率计算出来确是：36.8HZ，这个频点也接近了截止频率F10。。为什么会这样了？调谐比Ha，因为从一开始的设计，并没有严格按照‘快速设计’的参考值而弄，而是通过‘个性化’的调整参考设计，使之更加‘完美’一些。这也是为什么设计音箱好玩的原因，不同人对设计有不同的理解和应用，终究都会体现到声音上，呈现出丰富多彩的多样化产品。

边缘人1666

算了，，今日的图片上传流量已经用完了，无法再上传图片了。那就只能等等了。挺糟心的。

csdmq

等的时候别闲着，发些录音到B站大家分享一下吧，这箱子看着是真不错

锥盆洗手

营养贴，会很火

wfllsw0

计算、测量是一方面，我觉得重头戏还是在单元的选择搭配上

wpkz

不错不错

边缘人1666

看看实测导入的频响图1；
     

图1

导向孔的近场测量响应最为精确，共振泄露的问题被很大程度控制住是因为已做了腔内优化，初版的数据忘了是哪个文件，回头重新拿箱子出来实测一下再提供。另外，后续也会单独开篇补充，针对箱体‘调声’即；优化箱体的振动和改变腹内的支撑及导向孔共振泄露的问题，也会提供数据支撑做些基础阐述。喇叭的近场曲线在灵敏度度上低了三四dB，这个解释一下；软件上的近场响应是以零距离为计，而实测的时候为了防止纸盆振动撞到测量麦克风，必须小心控制到防尘帽的测距，一般为2-3cm左右的安全界限，所以就出现了近场SPL幅值误差问题，工程人员需了解到这个原因存在，也可以自行计算补偿误差调整。知道了导向管和喇叭的近场响应，其实基本上就能知道系统的最终灵敏度，和合成后曲线了。这里，我也提供一下完成后的实测频响曲线，做比较参考一下，精确拟合后面会给出，但已然不影响结果预判；图2
   

图2

大体上是可以知晓最终响应结果的，实测完成后的曲线很容易拟合，最终系统的灵敏度标定为：90dB。搞到这一步，其实产品主体已经是完成的，后续就是设计分频电路的事了。分频的设计其实开篇大体上已经交代了分频点的大致位置，对于高低两端的响应均衡很好处理，相关的预设软件模拟也很多。这里就不细谈了。因为本次主要是针对LEAP5的设计应用喇叭和箱体的配合，合理合规的倒相箱。动手能力强的diy玩家们，在对某喇叭进行设计时，尽量还是用熟悉的模拟软件仿真一次，如果简单的套箱子，几乎就是‘开盲盒’的赌徒行为，掉坑的几率非常高，想要出好的声音比中彩票的几率还低。为了严谨客观对待结果，最后再做一次系统的瞬态特性之‘阶跃响应’比对，其实这一步可有可无，尤其当遵从LEAP5预设设计一步步完成时，一般出错的概率很小。会出错大多数会在小体积的设计方案上。绿色导入的full全频曲线，是完成分频设计后的测量数据导入。

边缘人1666

为了保证高准确性，和完整性。我就使用近场测量响应通过傅里叶逆变换，就可以得到上面的仿真和实测数据。吻合度很高，并未有很大差异。还是说明一下两曲线后延没有对齐还是以为实测的近场测量距离因素，但，趋势可观察。另外给出相关资料的一些说明。
     对资料参考，本次的设计介于QB3和SC4之间，也合乎之前的容积大小恰好在这两者之间，设计的跌落曲线取butterworth类型。从实测结果来看系统瞬态响应是轻微的过阻尼，从闭箱下的Qtc和开口箱Qb值也能知晓这个系统结果。

参考资料

边缘人1666

最后送上最终远近场合成的响应：频域响应+相位响应      
            测量麦克风：earthworks M30R（参考级）
                  测试仪：APx525音频分析仪
           声压校准器：B&k
     后数据合成软件：REW（免费）

SPL+PHA

        另外也附上单独用REW测量的数据；
             测量麦克风：earthworks M30（普通版）
                测量声卡：MOTU 4pre
          测试用功率源：皇冠功放 D-45

2.83V-1米，stepped-sine

增加10dB声压的 stepped sine步进扫描

提搞10dB声压扫描

总览比对

差值对比

边缘人1666

设计篇到此完成了。三篇都是针对倒相箱子的设计，后续的连载4，这两天整理文件包。。。针对下一步的箱体振动，腹内加强，以及抑制导向孔中频共振泄露等‘调声’工作相关实测资料，这一步也是非常关键的工作，对最终产品的中低频‘声底’或者说系统特性有直接关联性。也会对之前的连载篇做一些补充性内容。正常的一个产品开发过程步骤是这样的，分频电路设计都是放到最后。。
   祝大家都能diy出适合自己的，更好的，更优秀的作品来。
后记：各位玩家如对内容有一些问题要问，可在站内回复留言，我尽可能的解答各位的疑问。感谢各位！！！！祝：开心

mogu1986

500多进入分割振动，这羊毛盆软了点

mogu1986

要是jbl那种同心纸盆应该能好点

边缘人1666

mogu1986 发表于 2022-1-8 17:54
500多进入分割振动，这羊毛盆软了点

这是单次分割振动，此前是一直用在PA单元上的影响不大。。主要是2阶THD不好看倒是真的，高阶上并没有什么不良问题，总THD足够低，曲线不那么好看而已。此前就有发现这个‘弹跳’。因在PA上用，不太在意

边缘人1666

mogu1986 发表于 2022-1-8 17:55
要是jbl那种同心纸盆应该能好点

你看的很仔细。年后会重新对纸盆的几何形状拓扑优化。。像厂商定制品不容易说改就改。

边缘人1666

忘了补充完成的系统阻抗曲线