Звуковой порт с акустической точки зрения

Question

Вырезание еще одного отверстия в корпусе гитары изменит резонанс Гельмгольца, создаваемый звуковым отверстием и внутренней громкостью. При добавлении этого второго отверстия общая площадь поверхности шейки резонатора Гельмгольца увеличивается. Это приведет к тому, что первичный резонанс будет ползти вверх по частоте.

С точки зрения непрофессионалов, вырезание еще одного отверстия в корпусе гитары изменит его низкочастотный отклик.

Patchman

Answer 1

Я написал:
«Ваш зондовый микрофон, который только« слышит »изменения давления, не должен принимать никакого сигнала, чтобы говорить прямо в отверстии (а я имею в виду« прямо в »), и сильный сигнал в хвостовом блоке. "

... Итак, сегодня я опробовал это на новой коробке, на которой только что получил привязку. В любом случае я проверял резонансы ... Я установил его на колодки, чтобы можно было положить динамик под спину (чтобы мои руки были свободны). Я управлял им с помощью генератора сигналов, который выдает приемлемый, но не идеальный синусоидальный сигнал, и набирал частоту «основного эфира», используя дБ-метр, чтобы найти точный пик. Затем я использовал маленький электретный микрофон на флешке, чтобы прослушивать SPL в разных местах, отслеживая выход на DVM.

Я получил показания около 90 мВ на хвостовом блоке, около 16 на краю отверстия внутри и 3 пары дюймов перед отверстием. Он никогда не падает до нуля, а просто очень быстро падает, когда вы уходите от дыры.

В своем первоначальном посте я думал о демонстрации, которую Уильям Аллен сделал на конференции GAL (в '92, iirc). Он собрал банку с кофе в качестве резонатора Гельмгольца, с небольшим динамиком вместо открытого верха и отверстием диаметром около 1 дюйма в нижней части. Одна из интересных вещей, которые он сделал, - это предложить любому, кто придет огрызок маленькой свечи на палочке от эскимо. Если вы поместите зажженную свечу внутрь и наружу из отверстия, пламя покажет направление потока энергии, отклоняясь от отверстия снаружи и внутрь внутрь. Вы держали его прямо в отверстии, пламя было бы прямо вверх. Очень круто. Я попробовал это с спичкой на гитаре, и это не сработало так же. Я подозреваю, что это связано с гораздо менее жесткими стенками гитара, возможно, дает некоторый отклик вне резонанса (генератор сигналов, помните, не производит чистую синусоидальную волну).

Это не ракетостроение: это сложнее!

Answer 2

Алан,

Ваш пост очень интересный, и мне трудно составить карту того, что вы описываете, что я знаю об акустике и гидродинамике.

Кажется, существует некоторая путаница между положением волны и резонатор Гельмгольца. Резонатор Гельмгольца действует как простая система пружинных масс. Пробка воздуха в шейке - это масса, а воздух в полости - это пружина. Когда масса движется внутрь и наружу, воздух в полости сжимается и распаковывается равномерно. Не должно быть большой разницы в давлении от места к месту в полости, разумеется, не при той величине, которую вы описали.

Стоячая волна имеет описанные вами скорость частиц и поведение давления. Если мы рассматриваем звуковую дыру как отверстие трубы, а тело гитары играет роль трубы, то вы увидите максимумы давления на стенках и минимумы скорости частиц. Однако резонанс органа трубы будет намного выше по частоте (~ 250-300 Гц), чем резонанс Гельмгольца (95-110 Гц) в акустической гитаре.

Кроме того, если вы управляете системой с внешним громкоговорителем Для гитары различия, которые вы видите с вашим микрофоном, могут быть просто помехой между источником (громкоговоритель) и резонатором (гитара). Масса в отверстии будет двигаться в фазе, отличной от стимула. Таким образом, микрофон суммирует те два источника, которые находятся в разной фазе по амплитуде. Это демонстрирует, почему резонаторы Гельмгольца используются в акустике помещения для поглощения низких частот.

Кроме того, стены гитары, безусловно, не являются непроницаемыми для звука, поэтому из динамика внутри гитары также будет слышен прямой звук. , Лучший способ измерить реакцию гитары - это применить импульс и измерить его реакцию на это. Это показало бы звон, очевидный из резонансов. Вам понадобится безэховая камера для измерения более низких частот.

Вещь, которую я нахожу самой трудной для понимания, это понятие "поток энергии". Описанная вами свеча будет двигаться в зависимости от скорости частиц, а не от звукового давления? Частицы просто покачиваются назад и вперед в звуковой волне. Если свеча наклоняется в определенном направлении, это может указывать на некоторый постоянный поток воздуха. Количество воздуха, попадающего в отверстие, будет таким же, как и то, что выходит, или в итоге у вас будет либо вакуум, либо очень высокое давление внутри полости. Это должно быть как-то связано с нелинейным течением у границ шеи. Во всяком случае, я не понимаю термин «поток энергии». Вы имеете в виду поток воздуха?

Патчман

Answer 3

Интересно читать, Алан. Особенно поток энергии в звуковом отверстии по сравнению с хвостовым блоком и разница, которую он может иметь, когда вы помещаете звуковой порт. Имеет смысл. Всегда приятно читать ваши хорошо разбирающиеся и выложенные объяснения на основе фактического сбора данных. Спасибо, что всегда нашли время ответить на такие темы. Я, например, очень ценю это.

Answer 4

Цитата:

Первоначально написал Роджер Нокс ↠ I Полагаю, что Аль Каррут провел некоторое тестирование на звуковых портах, и его выводы заключались в том, что звуковые порты могут иметь некоторые отличия, которые может слышать игрок, но существенной разницы перед гитарой не было. Надеюсь, мистер Каррут исправит меня, если я ошибаюсь, и добавит свое чудесное объяснение того, как и почему.

Спасибо, сэр!

Answer 5

Цитата:

Первоначально Написал Patchman ↠ Cutting другой Отверстие в теле гитары изменит резонанс Гельмгольца, создаваемый звуковой дырой и внутренним объемом. При добавлении этого второго отверстия общая площадь поверхности шейки резонатора Гельмгольца увеличивается.

Это не совсем так, отверстие на стороне перпендикулярно отверстию в верхней части, поэтому области просто не складываются. Я полагаю, что Аль Каррут провел некоторое тестирование на звуковых портах, и его выводы заключались в том, что звуковые порты могут иметь некоторые отличия, которые может слышать игрок, но существенных различий перед гитарой не было. Надеюсь, мистер Каррут исправит меня, если я ошибаюсь, и добавит свое чудесное объяснение того, как и почему.

Answer 6

Несколько лет назад я получил заказ на гитару, и покупатель выразил заинтересованность в наличии «порта». Поскольку я мало что знал о них, я спросил, не возражает ли он против небольшой задержки, чтобы я мог провести эксперимент, и, будучи инженером, он согласился.

Результатом стала 'The Corker', гитара с десятью парами отверстий, просверленных на басовой стороне, которые можно было закрыть пробками. Я провел около месяца, проводя эксперименты с этим, и сделал двух других «тестовых мулов», которые я использовал для экспериментов с «портом». Исходя из этого, я требую некоторого уровня экспертизы ...

Пробивание отверстия в гитаре (или в любом другом месте!) Действительно повышает высоту поля Гельмгольца каждый раз. Тем не менее, расположение отверстия имеет значение. Если вы вставите микрофон-зонд в гитару, когда вы ведете его на резонансной высоте, вы можете увидеть, какой уровень звукового давления (SPL) находится в разных местах внутри коробки. Резонанс Гельмгольца - единственный, который нигде внутри коробки не претерпевает изменения фазы: там нет места нулевого уровня звукового давления, аналогичного точке опоры качели, где нет вертикального перемещения массы. Однако это не означает, что амплитуда везде одинакова.

Следует помнить, что любой резонанс представляет собой систему, в которой уровень энергии может быть постоянным во всех местах, но он торгуется между различными видами. В «воздушном» резонансе энергия может быть либо в давлении, либо в потоке (при этом температура является своего рода дикой картой). В резонансе Гельмгольца более или менее вся энергия находится в потоке в отверстии, с небольшим или нулевым изменением давления, в то время как внизу в хвостовой части блока это почти все изменение давления, без потока. Ваш зондовый микрофон, который только «слышит» изменения давления, не должен принимать никакого сигнала, чтобы говорить прямо в отверстии (а я имею в виду «прямо в»), и сильный сигнал в хвостовой части. В других местах по периметру гитары появятся меньшие SPL; меньшие изменения давления.

Отверстие данного размера, пробитое сбоку в хвостовой части, приведет к большему изменению шага Гельмгольца, чем отверстие того же размера в талии. Вообще говоря, чем дальше порт от основного звукового отверстия, тем больше изменение высоты тона.

Поскольку более удаленная дыра отводит энергию из места с более высоким уровнем звукового давления, это также будет влиять на выходную мощность гитары. Таким образом, отверстие данного размера, которое я сделал в одном тестовом муле в «обычном» месте, возле широкой части верхнего боя, увеличило выходную мощность на 4 дБ на (измененной) частоте «основного воздуха», в то время как пара из отверстий той же общей площади у основания шеи увеличился выходной сигнал на уровне основного воздуха на 7 дБ, с большим изменением шага.

Порт также более или менее выводит другие внутренние резонансы, в зависимости от того, где он находится. Опять же, в общем, когда порт близок к максимуму звукового давления («антиузел») одного из режимов более высокого порядка, он будет производить большое изменение высоты тона в этом режиме и выделять из него много энергии (внутренний SPL). будет иметь тенденцию быть ниже, но будет больше звука за пределами коробки). Вентиляция рядом с узлом (где вся энергия находится в потоке, а SPL равен нулю), будет иметь тенденцию немного снижать высоту моды и увеличивать внутренний SPL.

Возможно, добавление в порт может немного увеличить общую эффективность гитары, но я не думаю, что это сильно. Большие изменения выходного сигнала происходят в очень узких частотных диапазонах, и часто между ними наблюдается уменьшение или, по крайней мере, отсутствие увеличения. У меня есть некоторые данные, свидетельствующие о том, что порт может немного уменьшить выходной сигнал в высокочастотном диапазоне, по крайней мере, в некоторых случаях. Всегда хочется получить лучшие данные.

Суть этого разговора в том, что, хотя вы можете рассчитывать на открытие порта, чтобы поднять высоту Гельмгольца, не так просто определить, какое изменение вы, вероятно, увидите. Если вы создаете порт в новой сборке в качестве монитора (что кажется наиболее полезным способом думать об этом), и вы хотите сохранить привычную высоту звука режима Гельмгольца, вам нужно будет сделать Основное отверстие немного меньше. Поскольку трудно сказать, насколько меньше, лучшая ставка, если вам нужно какое-то точное значение, состоит в том, чтобы сделать ее хорошо под калибратор с широким полем между краем отверстия и розеткой, чтобы впоследствии увеличить отверстие. ,

Answer 7

На мгновение представьте звуковой порт, который является целыми сторонами корпуса гитары. Как вы думаете, это будет звучать? Не очень хорошо, потому что то, что вы в итоге получаете, это только верх, по сути, сам, вибрирующий в воздухе. Все «дыхание» инструмента прошло без задней и боковых сторон. Это означает, что существует верхний предел размера звукового порта до того, как обычные гитарные свойства инструмента будут удалены. Этот размер, вероятно, не такой большой, как вы думаете. У меня есть гитара, которую я вырезал примерно на 1/8 стороны, чтобы я мог влиять на изменения в гитаре на лету. Это было сделано не для звука, а для доступа внутрь. Мне пришлось сделать временное прикрытие для отверстия, чтобы оценить изменения, которые я делал, потому что отверстие размером с кулак делает гитару асептической и ей не хватает теплого тона тела, к которому мы привыкли.

Вполне возможно создать звуковые порты, которые обеспечивают обратную связь с проигрывателем и могут даже немного изменить тон / громкость для аудитории, но это дыры, которые очень аккуратно прорезаются по расположению, размеру и геометрии.

Это не только размер отверстий. Более высокие частоты звука выходят из больших отверстий, но не выходят из ряда меньших отверстий, которые имеют ту же площадь поверхности, что и одна большая.

Фрэнк Саннс

Answer 8

Как правило, я нахожу, что происходят вещи, которые обычные математические объяснения не предсказывают, и, когда я присматриваюсь, я понимаю, что это потому, что математика была упрощена. Для этого обычно есть веские причины: реальный мир часто бывает недостаточно нелинейным, чтобы требовать беспорядочной математики, а линейный подход может быть «достаточно близким». Одна проблема с этим заключается в том, что он часто выбрасывает ребенка с ванной: большая часть материала, который интересует мастеров, таких как различия между стальными и нейлоновыми струнами, находится в грязных нелинейных частях.

Ал уже сказал это, но я думаю, что это достаточно важно, чтобы повторить!

Как профессиональный инженер, я довольно часто строю математические модели, и одна из самых важных вещей - это понимание ограничений уравнения, используемые в модели. Инженеры не должны быть абсолютно правы, но нам нужно знать, что «достаточно близко».

Answer 9

Да, площади поверхности складываются на низких частотах. Это легко продемонстрировать и измерить. Если я возьму коробку и просверлю в ней отверстие, а затем просверлю второе, второе отверстие поднимет резонансную частоту. Единственный способ расположения может быть большой разницей, если расстояние между отверстиями велико по сравнению с задействованными длинами волн. Это не относится к гитаре.

Это делается постоянно с помощью громкоговорителей. Может быть два порта одинаковой площади поперечного сечения с одним портом, и, если они имеют одинаковую длину, они будут настроены одинаково.

Patchman

Цитата:

Сообщение от Rodger Knox ↠ Это не совсем так, дыра в стороне перпендикулярно отверстию в верхней части, поэтому области не просто сложить вместе. Я полагаю, что Аль Каррут провел некоторое тестирование на звуковых портах, и его выводы заключались в том, что звуковые порты могут иметь некоторые отличия, которые может слышать игрок, но существенных различий перед гитарой не было. Надеюсь, мистер Каррут исправит меня, если я ошибаюсь, и добавит свое чудесное объяснение того, как и почему.

Answer 10

Я думаю, вы можете смешивать резонаторы Гельмгольца с корпусами с бас-рефлексом. Они похожи, но не одинаковы, и гитара тоже похожа, но не одинакова. Резонаторы Гельмгольца и ограждения бас-рефлексов имеют жесткие стенки, а гитара - нет, поэтому упрощающие предположения для вывода уравнений не полностью выполнены, что означает, что уравнения не являются полностью действительными. Это не означает, что они бесполезны, просто результаты могут быть сомнительными. У меня ограниченное понимание предмета, поэтому воспринимайте это как мнение эксперта!
Когда я сказал, что области не просто складываются вместе, я имел в виду, что вы не можете добавить две области Включите это в уравнения, и получите разумный результат, это сложнее, чем это.