Калькулятор объёма и настройки акустического ящика
Рассчитайте внутренний объём, размеры порта и частоту настройки для фазоинверторных и закрытых корпусов.
Введите внешние размеры корпуса, толщину материала и параметры динамика, чтобы получить точные расчёты чистого объёма, длины порта и частоты настройки.
Калькулятор объёма и настройки акустического ящика
Рассчитайте внутренний объём, размеры порта и частоту настройки для фазоинверторных и закрытых корпусов.
О калькуляторе акустического ящика
Акустический корпус — это гораздо больше, чем декоративная коробка вокруг динамика. Сам корпус является акустическим инструментом: он управляет потоком воздуха вокруг динамика, предотвращает взаимное гашение фронтальной и тыльной волн и формирует низкочастотную характеристику так, что посредственный динамик может зазвучать отлично, а дорогой — потерять свои качества.
Два самых распространённых типа корпусов — закрытый и фазоинверторный. В закрытом корпусе воздух внутри действует как пружина, добавляя возвращающую силу к подвесу динамика. Чем меньше корпус, тем жёстче эта воздушная пружина, что повышает резонанс системы и уменьшает расширение баса. Более крупный закрытый корпус снижает резонанс системы, но позволяет больший ход диффузора, что на высокой громкости может привести к выходу за пределы возможностей динамика. Идеальный объём закрытого корпуса обычно составляет 0.5–1.0 от параметра Vas динамика.
Фазоинверторный корпус добавляет настроенный порт — трубу или щель, открывающуюся в корпус. На частоте настройки порта и рядом с ней сам порт излучает звуковую энергию, дополняя динамик и расширяя бас ниже естественной резонансной частоты. Этой настройкой управляет принцип резонатора Гельмгольца: длина и площадь порта вместе с объёмом корпуса определяют резонансную частоту воздушной массы в порте. Используемая здесь формула: L = (c² × S) / (4π² × Vb × fb²) − 0.85 × √S, где L — длина порта, c — скорость звука (13,540 in/s), S — площадь сечения порта в квадратных дюймах, Vb — объём корпуса в кубических дюймах, а fb — желаемая частота настройки в Гц.
Этот калькулятор использует внешние размеры корпуса. Толщина материала вычитается дважды из каждого размера (по одной стенке с каждой стороны), чтобы получить реальные внутренние размеры, используемые во всех расчётах объёма. Чистый внутренний объём — это валовой внутренний объём минус пространство, занимаемое самим динамиком, которое приближённо считается цилиндром.
Частоту настройки порта обычно выбирают между 0.7 × Fs и 1.0 × Fs для расширения баса (Fs — резонанс динамика в свободном воздухе), либо выше для максимальной отдачи. Настройка на 35 Гц часто встречается в автомобильных сабвуферах и домашних кинотеатрах. Настройка ниже 25 Гц может привести к разгрузке динамика на очень низких частотах и увеличить искажения.
Толщина материала заметно влияет на валовой внутренний объём. MDF толщиной 19 мм (3/4 дюйма) — самый распространённый материал для домашних акустических корпусов благодаря высокой плотности, однородности и удобству обработки. Балтийская берёзовая фанера предпочтительнее в автомобильной акустике, где важен вес.
Примеры расчёта акустических ящиков
Четыре реальных сценария — от компактных полочных колонок до больших автомобильных сабвуферов.
| Применение | Чистый объём | Примечания |
|---|---|---|
| 12-дюймовый автомобильный саб — внешние размеры 20.5 × 14 × 12 in, MDF 0.75 in, динамик 12 in, глубина 5.5 in, порт 3 in, 35 Hz | ~1.08 ft³ | Внутренний размер после вычета 2×0.75: 19 × 12.5 × 10.5 = 2,494 in³. Динамик занимает около 622 in³. Чистый объём ≈ 1,872 in³ (1.08 ft³). Длина порта для настройки на 35 Гц — примерно 12–15 inches. |
| 15-дюймовый саб для домашнего кинотеатра — внешние размеры 24 × 18 × 16 in, MDF 0.75 in, динамик 15 in, глубина 7 in, порт 4 in, 30 Hz | ~2.4 ft³ | Внутренний размер 22.5 × 16.5 × 14.5 = 5,382 in³ минус смещение динамика около 1,237 in³. Чистый объём ≈ 4,145 in³ (2.4 ft³). Большой фазоинверторный корпус расширяет бас до 30 Гц. |
| Полочная колонка 6.5 дюйма — внешние размеры 8.5 × 6 × 10 in, MDF 0.5 in, динамик 6.5 in, глубина 3 in, порт 1.5 in, 45 Hz | ~0.14 ft³ | Внутренний размер 7.5 × 5 × 9 = 337.5 in³ минус около 99.5 in³ на динамик. Чистый объём ≈ 238 in³ (0.14 ft³). Порт 1.5 inches на 45 Гц даёт упругий бас. |
| Студийный монитор 8 дюймов — внешние размеры 12 × 8 × 14 in, MDF 0.75 in, динамик 8 in, глубина 4 in, порт 2 in, 40 Hz | ~0.38 ft³ | Внутренний размер 10.5 × 6.5 × 12.5 = 853 in³ минус около 201 in³ на динамик. Чистый объём ≈ 652 in³ (0.38 ft³). Порт 2 inches подходит для умеренной громкости и точного сведения. |
Как пользоваться калькулятором акустического ящика
- Измерьте внешние размеры планируемого корпуса. Введите длину, ширину и высоту в дюймах. Калькулятор вычтет толщину материала и получит внутренние размеры.
- Введите толщину материала — обычно 0.75 дюйма (19 мм) для MDF или 0.5 дюйма (13 мм) для более тонких плит, используемых в компактных полочных колонках.
- Введите номинальный диаметр динамика и глубину установки, чтобы учесть объём, который динамик занимает внутри корпуса.
- Введите диаметр порта и желаемую частоту настройки. Больший диаметр снижает скорость воздуха, но требует более длинной трубы; меньший диаметр требует более короткой трубы, но может вызвать шум порта на высокой громкости.
- Нажмите «Рассчитать», чтобы увидеть чистый объём, требуемую длину порта и частоту настройки. Меняйте параметры и пересчитывайте, пока конструкция не подойдёт по размеру и не будет соответствовать вашим акустическим целям.
FAQ по калькулятору акустического ящика
В чём разница между закрытым и фазоинверторным корпусом?
Закрытый корпус даёт точный, хорошо контролируемый бас с хорошей переходной характеристикой, но с ограниченным расширением внизу. Фазоинверторный корпус использует настроенный порт, чтобы расширить бас ниже естественного резонанса динамика, обеспечивая более высокую эффективность и более глубокий бас, но с некоторой потерей точности и большим размером корпуса.
Как выбрать правильную частоту настройки?
Частоту настройки обычно ставят на уровне 0.7–1.0 от резонанса динамика в свободном воздухе (Fs), чтобы максимизировать расширение баса. Для сабвуферов домашнего кинотеатра часто используют 20–35 Гц. В автомобильной акустике 35–45 Гц дают ударный бас без чрезмерного хода на высокой громкости. Не стоит настраивать значительно ниже 20 Гц — это может привести к разгрузке динамика и искажениям.
Почему калькулятор использует внешние размеры?
Потому что именно их обычно измеряют снаружи у готового или проектируемого корпуса. Затем из каждого размера вычитается двойная толщина материала, чтобы получить внутренний объём воздуха. Использование внешних размеров помогает избежать частой ошибки, когда при планировании внутреннего объёма забывают о толщине панелей.
Какую толщину материала следует выбрать?
MDF толщиной 3/4 дюйма (19 мм) — стандарт для большинства домашних акустических корпусов, потому что он плотный, однородный и легко обрабатывается. В автомобильной акустике, где важен вес, часто используют MDF 5/8 дюйма или балтийскую берёзовую фанеру. Более толстые панели (1 дюйм и более) уменьшают резонансы корпуса и рекомендуются для больших высокомощных сабвуферов.
Как диаметр порта влияет на работу?
Больший диаметр порта снижает скорость воздуха в нём, что уменьшает шум порта (chuffing) на высокой мощности. Однако для той же частоты настройки потребуется более длинная труба, которая может не поместиться внутри корпуса. Хорошее практическое правило — держать скорость воздуха в порте ниже 17 м/с на максимальной мощности. Несколько меньших портов могут обеспечить нужную площадь при меньшей длине.
Можно ли использовать этот калькулятор для закрытых корпусов?
Да. Для закрытых конструкций просто игнорируйте результат по длине порта и ориентируйтесь на чистый внутренний объём. Сравните этот объём с параметром Vas динамика: объём корпуса 0.5–1.0 × Vas обычно даёт умеренный Qtc (0.7–1.0) и сбалансированную закрытую характеристику. Меньшие корпуса повышают резонанс системы и делают бас более собранным; большие — расширяют низ, но могут стать гулкими.