Ясный Сокол
Местный
Добрый день.
НИжняя критическая частота экспоненциального рупора, S=So*exp(beta*x),
пропорциональна скорости звука:
w_c=beta*c/2.
Это ограничивает раскры рупора beta, из-за чего рупор становится слишком длинным. Например, 60 герцовый рупор c горлом 30 х 30 см выходит примерно устьем 1.5 х 1.5 метра и длиной примерно 1.5 м. Это соответсувет значению
beta=ln(22500/900)/1.5=2.14
Если ограничить размеры рупора как 0.75 х 0.75 м (устье) и длину 0.75 м, то получим бОльшую частоту с Beta = 2.44.
Кроме того, меньшее устье создает бОльшее акустическое сопротивление на выходе рупора, из-за чего волна отражается назад от устья к горлу, что дает резонансные пики и минимумы на АЧХ.
Скорость звука в среде равна с=Корень(1/(rho*b)), b - адиабатическая сжимаемость, rho - плотность. Чем больше плотность при той же сжимаемости среды, тем меньше скорость звука, длина волны, и размер рупора.
Если заполнить рупор внутри тяжелым газом (взесью легких частиц, капель), а на выходе натянуть тонкую пленочку, то скорость звука внутри будет меньше, и рупор потребуется по размерам меньше.
Большой размер рупора - свойство высокой скорости звука в упругой среде.
Рупор преобразует высокую колебательную скорость на входе в низкую колебательную скорость на выходе, которая соответствует требуемой скорости частиц в звуковой волне на заданной частоте, то есть согласует высокий акустич. импеданс на входе с низким импедансом воздуха.
Но для такого согласования совершенно необязательно, чтобы упругая среда была воздухом. Это может быть произвольная среда, имеющая упругость и массу, то есть обладающая свойством для распространения волн. Например. другой газ, вспененная резина, смесь газа с пылью.
Даже набор пластин с увеличивающейся по координате массой (например, за счет большей площади), соединенных между собой пружинками, тоже будет похож на "рупор". Неплохо было бы преобразовать выброплату (акустич. оформление Торнадо) в сендвич из плат, соединненных между собой через упругие прокладки, и с увеличивающейся по "рупорному раскрыву" площадью!
Но проще всего внутри рупора натянуть много поперечных перегородок из более тяжелого чем воздух материала, не создающего сопротивления при поперечном перемещении кроме собственной инерции, например, плотной ткани.
Эскп. рупор c Smin=30х30 кв.см. до Smax= 75х 75 кв.cм длиной 0.75 м имеет внутренний объем V=(Smax-Smin)/beta=0.19 куб.м, и массу воздуха внутри 0.19*1.26=0.24 кГ=240 грамм. Чтобы получить вдвое меньшую скорость звука, мы должны увеличить массу упругой среды в 4 раза. То есть добавить 3*240=720 грамм ткани. Критическая частота рупора уменьшится вдвое, а упругость среды "воздух-ткань" останется примерно той же, и будет определятся упругостью воздуха между слоями ткани.
Помимо этого ткань добавит небольшие потери, что может улучшить спад АЧХ на СЧ_ВЧ, для согласования НЧ рупора с СЧ излучателем без электрических фильтров.
НИжняя критическая частота экспоненциального рупора, S=So*exp(beta*x),
пропорциональна скорости звука:
w_c=beta*c/2.
Это ограничивает раскры рупора beta, из-за чего рупор становится слишком длинным. Например, 60 герцовый рупор c горлом 30 х 30 см выходит примерно устьем 1.5 х 1.5 метра и длиной примерно 1.5 м. Это соответсувет значению
beta=ln(22500/900)/1.5=2.14
Если ограничить размеры рупора как 0.75 х 0.75 м (устье) и длину 0.75 м, то получим бОльшую частоту с Beta = 2.44.
Кроме того, меньшее устье создает бОльшее акустическое сопротивление на выходе рупора, из-за чего волна отражается назад от устья к горлу, что дает резонансные пики и минимумы на АЧХ.
Скорость звука в среде равна с=Корень(1/(rho*b)), b - адиабатическая сжимаемость, rho - плотность. Чем больше плотность при той же сжимаемости среды, тем меньше скорость звука, длина волны, и размер рупора.
Если заполнить рупор внутри тяжелым газом (взесью легких частиц, капель), а на выходе натянуть тонкую пленочку, то скорость звука внутри будет меньше, и рупор потребуется по размерам меньше.
Большой размер рупора - свойство высокой скорости звука в упругой среде.
Рупор преобразует высокую колебательную скорость на входе в низкую колебательную скорость на выходе, которая соответствует требуемой скорости частиц в звуковой волне на заданной частоте, то есть согласует высокий акустич. импеданс на входе с низким импедансом воздуха.
Но для такого согласования совершенно необязательно, чтобы упругая среда была воздухом. Это может быть произвольная среда, имеющая упругость и массу, то есть обладающая свойством для распространения волн. Например. другой газ, вспененная резина, смесь газа с пылью.
Даже набор пластин с увеличивающейся по координате массой (например, за счет большей площади), соединенных между собой пружинками, тоже будет похож на "рупор". Неплохо было бы преобразовать выброплату (акустич. оформление Торнадо) в сендвич из плат, соединненных между собой через упругие прокладки, и с увеличивающейся по "рупорному раскрыву" площадью!
Но проще всего внутри рупора натянуть много поперечных перегородок из более тяжелого чем воздух материала, не создающего сопротивления при поперечном перемещении кроме собственной инерции, например, плотной ткани.
Эскп. рупор c Smin=30х30 кв.см. до Smax= 75х 75 кв.cм длиной 0.75 м имеет внутренний объем V=(Smax-Smin)/beta=0.19 куб.м, и массу воздуха внутри 0.19*1.26=0.24 кГ=240 грамм. Чтобы получить вдвое меньшую скорость звука, мы должны увеличить массу упругой среды в 4 раза. То есть добавить 3*240=720 грамм ткани. Критическая частота рупора уменьшится вдвое, а упругость среды "воздух-ткань" останется примерно той же, и будет определятся упругостью воздуха между слоями ткани.
Помимо этого ткань добавит небольшие потери, что может улучшить спад АЧХ на СЧ_ВЧ, для согласования НЧ рупора с СЧ излучателем без электрических фильтров.
