A Utopia wikiből
A tölcséres hangszóró tölcsért használ a motor (általában egy elektromágnes segítségével hajtott membrán) hatékonyságának növeléséhez. A tölcsér maga egy passzív komponens, így nem a hangot erősíti, hanem a motor csatolásának hatékonyságát növeli. A tölcsér tulajdonképp egy akusztikai átalakító, amely impedancia illesztést végez a viszonylag sűrű membránanyag (ami általában papírból, titániumból vagy egyéb anyagokból készül) és az aránylag ritka sűrűségű levegő között.
Ez azért fontos, mert a levegő és a membrán impedancia illeszetlenek, amelynek következtében a csatolásuk alacsony hatásfokú. Ez olyasmi, mintha egy traktorral húznánk egy talicskát; nem lenne hatékony a traktor erejének kihasználása. A tölcsérek a hangszórómembránt úgy csatolják a levegőhöz, hogy a membrán a levegő számára nagy felületűnek tűnik és nagyon könnyűnek (hasonlóan a levegőhöz), míg a levegő a membrán számára kisebb térfogatúnak és nehezebbnek mutatkozik.
A tölcsér kisebb, a membrán felé eső részét toroknak, a nagyobb, a membrántól távolabb eső részét szájnak nevezzük.
Tartalomjegyzék |
Működés
Az akusztikus tölcsérek egy kis kitérés okozta nagy légnyomásváltozást alakítanak nagy kitérés okozta kis légnyomásváltozássá és fordítva. Ezt a tölcsér keresztmetszetének folyamatos (gyakran exponenciális) változása segítségével csinálja. A torok kis keresztmetszete megakadályozza a levegő áramlását, ezzel nagy impedanciát mutatva a membrán felé. Ez lehetővé teszi a membrán számára egy adott elmozdulás segítségével nagyobb nyomásváltozás elérését. Ennek következtében a toroknál a hanghullámok nagy nyomásváltozásúak és kis kitérésűek. A tölcsér keskenyedő alakja lehetővé teszi a hanghullámok fokozatok kibontakozását (és ennek következtében hangerejének növekedését) amig elérik a szájat, aholis kis nyomásúak, de nagy kitérésűek lesznek.
A legismertebb régi tölcséres hangszórók a gramafonokon találhatók, ahol a lemezjátszáskor egy nehéz fémtű rezgései keltették a hangot, és ez volt tulajdonképp a tölcsér szájához illesztett motor. A tölcsér javítja a "terhelhetőséget", így jobb illesztést biztosít a membrán számára a levegő felé, így a légnyomásváltozások kisebbé válnak, ahogy a hangerő nő és a hang a tölcsérben halad.
A modern elektronikus elven működő tölcséres hangsugárzók is így működnek, csak a mechanikus motor helyett egy dinamikus vagy piezo hangszóró motor van bennük.
Az alapelv továbbfejlesztése
Mint általában, ha a működési elvet definiáltuk, a technológia szinte határok nélkül alkalmazható és továbbfejleszthető.
A tölcsér alakja nem célszerű, hogy egy fix hosszúságú kúp legyen, mivel ez a hossz természetes frekvenciájával rezonálna. A modern tölcsérek tipikusan exponenciális alakúak, pl. Tractrix. Minél "lassabban" szélesedik a tölcsér, annál alacsonyabb frekvenciákat fog megszólaltatni. Pl. egy 30.48 cm-enként 30%-nyit szélesedő tölcsér kb. 30 Hz-ig tud lemenni; ugyanennyi hossz alatt 1000%-os növekedéssel (10-szeres méret) középtartomány reprodukciójára szolgál; 100-szoros terület magas frekvenciák reprodukciójára használható.
A modern nagy teljesítményű tölcsérek emellett kisebb torokkal rendelkeznek, mint amekkora a membrán felülete. Ezt a tölcsér töltésének vagy kompressziós aránynak nevezzük. A kompresszió aránya a membránfelület osztva a torok keresztmetszetének felületével. A mély- és középtartomány esetében tipikusan alacsonytól (1.5>1) normálon (2>1) át magas (3.5>1) kompressziót alkalmaznak. Magas frekvenciájú csipogóknál időnként 10>1 mértékű kompressziót is alkalmaznak.
Minél magasabb a kompresszió, annál jobban tudja illeszteni a tölcsér a hangszórót a levegőhöz a tölcsérszájnál, növekszik a hatásfoka, amig a kompresszió aránya olyan magas nem lesz, hogy megnehezíti és akadályozza a membrán mozgását. Ennél a pontnál a tölcsér hangereje csökkenni kezd. Ennek a szélsőséges esetnek a demonstrációjához helyezzünk egy mélymembránt szájjal lefele a betonpadlóhoz. A kompresszió mértéke nagyon magas lesz, de a hangszóróból hallható hangerő nagyon alacsony.
Alkalmazás
Használatát indokolja, hogy segítségükkel kevésbé égető szükségű egzotikus membránanyagok használata (pl. hogy az nagyon könnyű legyen). A tölcséres sugárzók nagyon kicsik is lehetnek, még basszustartományban is, ahol a közönséges hangszóróknak nagyon nagy méretűeknek kell lenniük azonos teljesítmény eléréséhez. A tölcséres hangszórókkal nagy frekvenciatartomány is lesugározható egyetlen, kis méretű motorral, és így akár keresztváltóra sincs szükség. Pl. a Lowther, Fostex és Goodmans cégek készítettek ilyen hangszórókat.
A tölcséres hangszórók nagyon magas érzékenységűek is tudnak lenni, amelyek alkalmasak kis teljesítményű erősítőkkel, pl. single-ended triódás erősítőkkel való hajtásra. A II. világháború után egyes hifisták olyan basszustölcséreket építettek, amelyek szája a falfelület nagy részét elfoglalta. A tölcsérek szája sokszor a kint volt a kertben vagy az alagsorban.
A hifizőket megosztja a tölcsérek hangja. Valaki szereti őket, valaki viszont nem, mondván, hogy színezett a hangjuk. Ez utóbbi általánosságban nem jelenthető ki, mivel a gyakorlatban rengeteg féle megvalósítás létezik, amelyek különféle hangszórókat és különféle anyagú és formájú tölcséreket használnak.
Térhangosítás
A tölcséres hangszórókkal nagy hangnyomásszintek érhetőek el, amely jól használható a szabadtéri és teremhangosításhoz is. Bár ezen nagy hangnyomású megoldásokkor sok esetben a minőségből áldozni kell a hatásfok oltárán, az irányított hangterjedési karakterisztika hasznos lehet ezen területeken. Koncerttermekben gyakran használnak tölcséres basszus hangsugárzókat a kellő mélyhangnyomás eléréséhez, amelyet nemcsak hallhatnak a hallgatók, hanem érezhetnek is.
