Technológia

Az akusztikai – elektroakusztikai - elektronikai mérések sokoldalúsága és pontossága ellenére a gyakorlatban időről-időre kételyek merülnek föl e méréstechnikák elégségességével szemben. Méréssel is bizonyíthatóan magasabb szintű műszaki megoldással rendelkező elektroakusztikai rendszerelem nem feltétlenül ad észlelhetően is jobb hangzásminőséget. Amennyiben a gyakorlati észleletek a megfelelő körülmények között valósnak bizonyulnak, ebből az következtethető, hogy nincs feltétlen és egyértelmű korreláció a különféle műszaki megoldások minősége és azok észlelhető hangzásminősége között. A hallásra vonatkozóan pedig az következtethető, hogy a hallás teljes képességét nem detektálja a mai jelek és rendszerek méréstechnikája. (hallásfiziológia) Véleményünk szerint a vizsgálati módszerekben alkalmazott mérőeszközök (pszichoakusztikai és elektroakusztikai) azért nem képesek ezt a jelenséget felszínre hozni, mert a vizsgálóeszközök ugyanazon elven működnek, és ugyanazon gyártástechnológiával készülnek, mint az egyéb ipari műszerek. Az általunk kifejlesztett terméktechnológia e felismerésnek köszönhetően jóval szorosabban kötődik a gyakorlathoz, mert összetettebb modell szerint optimalizálja az adott esetben szükséges paramétereket. Ezért előfordulhat, hogy az ismert paraméterek szerinti minősítés alapján nem a műszakilag legtöbbet nyújtó megoldást nyújtja. A mai modern elektroakusztikai technológia (high-tech) sok esetben látszólagosan oldja meg magasabb szinten a feladatokat, mert a valós gyakorlati követelményekhez képest hiányos modellre alapoz.

 

Mintegy 20 éve, alapanyagok méréseivel, anyag specifikációk kiterjesztésével, széleskörű szakirodalmi adatok felhasználásával az ismert modellek alapján is számos technológiai optimálást értünk el. (pl.: szálas és tömör rezgéscsillapítók, fa- és fahelyettesítő anyagok, fémek és ötvözetek akusztikai tulajdonságai; műanyagok villamos, akusztikai, reológiai tulajdonságai; cellulóz (papír, fa) impregnálás; habosított PE szigetelőanyag alkalmazás - USA és Német szabadalom)

A hallás-mérések és mérések-hallás összekapcsolása, már teljesen új lehetőséget hozott a termékek fejlesztésében. Méréseink három lépésben vezettek el technológiai megoldásainkhoz:

1, Szabványos akusztikai, elektroakusztikai mérések. (Az ismert és közvetlenül mérhető paramétereken kívül, számos közvetett úton ható paraméter figyelembevétele, széleskörű alapanyagmérések, alapanyag specifikációk)

2, A hallást és méréseket együttesen is alkalmazunk. (a hallásnak is szerepe van elektroakusztikai átalakítók mérésében)

3, A hallásnak azt a képességét használjuk föl, amivel két műszaki állapot közötti információ különbséget felismer. (az összeállítás hasonló a szubjektív tesztekhez, de előzetes tanulási folyamat szükséges a döntéshez)

A hallás képességeinek a mérésekkel egyenrangú alkalmazása vezetett el egy általános technológiai szabályrendszer felállításához. E funkciótól független szabályrendszer a megoldásokat egységes elvi alapra helyezi és az optimális gyakorlati megoldásokat is behatárolja. (anyagok és struktúrák; alkatrész- és szerkezeti anyagok; mechanikai- és villamos konstrukciók)

Az új megközelítésből következően szűkíthettük az anyagok, struktúrák és funkciók körét. 

 

 

Gázokban és folyadékokban elsősorban a térfogati rugalmasság, szilárd anyagokban a térfogati rugalmasság és az alaki rugalmasság együttesen határozza meg a hang terjedését. Ezért levegőben elvileg csak hosszanti irányú hullámok alakulhatnak ki, feltéve, hogy kiterjedése minden irányban végtelen. A gyakorlati véges kiterjedések miatt (térkorlátozó fal és tereptárgyak) levegőben is kialakulhatnak keresztirányú hullámok. Az így terjedő módusra nem ismerünk sem elméleti leírást, sem mérési módszert.

Egy hangforrás, mely legtöbb esetben szilárdtest, hullámmódusai sokfélék. A levegő a mai álláspont szerint, tehát mintegy szűrőként, ezekből csak a hosszanti komponenseket vezeti. Gyakorlati tapasztalatok alapján feltételezzük, hogy a valóságban nem ennyire egyoldalú a helyzet.

 

Makroszkopikus tulajdonságok közvetlenül mérhetők, vagy más makroszkopikus tulajdonságokból számíthatók. A levegőben terjedő akusztikai mező és szilárd közegekben terjedő akusztikai hullámok tulajdonságait elektroakusztikai átalakító alkalmazásával villamos tulajdonságokként mérjük. A villamos mérési eljárások a vizsgált hangfrekvenciás eszközök méret és hullámhosszhoz viszonya miatt a térerősség térbeli változását elhanyagolják. Ezek a hálózat elemei, az alkatrészek, amelyeket a szerint osztályozunk, hogy bennük milyen energiafolyamatok mennek végbe. A villamos hálózatok koncentrált elemes osztályában az EM mezőnek bizonyos részeit különítik el, és ezeket az áram - feszültség kapcsolattal (az U(I) függvénnyel) jellemzik. A legegyszerűbb esetekben az U(I) és inverze, az I(U), lineáris függvények, és a függvénykapcsolat időben állandó (invariáns) paramétereket tartalmaz. A térbeli függés teljes elhanyagolása azzal az előnnyel jár, hogy a hálózat topológiáját egy gráffal írhatjuk le. Azonban ha az egyszerűsített feszültség-áram kapcsolatok információhordozók, nem tartalmazhatják az információtartalom teljességét. Ezek a mérések és modellek saját érvényességi tartományukban pontosabbak lehetnek a hallásnál, de nem képezik le az akusztikai mező összes észlelhető tulajdonságát.

 

 

Kvázilineárisnak, visszacsatolással linearizált nemlineáris rendszert tekintjük, tipikusan ilyenek az alacsony torzítású hangfrekvenciás erősítők.

A jelenleg használatos torzítás mérési módszerek mindegyike determinisztikus mérőjeleket bocsát valamely kvázilineáris elem bemenetére és az elem által megváltoztatott mérőjel frekvenciaspektrumát vizsgálja, a kimenetén. A kimeneti jel frekvenciaspektrumában olyan összetevők is megjelennek, amelyek a bemeneti jel spektrumában nem szerepeltek, de azzal valamilyen kapcsolatban vannak. Így harmonikus és intermodulációs torzítás mérhető. Ezen a mérési elven alapuló torzítás mérő műszerek, amelyek a szuperpozíció létét minden gyakorlati esetre feltételezik, nem képesek detektálni a torzítások minden osztályát. Ideálisan lineáris rendszer a valóságban nem létezik, a nemlineáris rendszereknél nincs érvényben a szuperpozíció elve, ezért más módon is célszerű lenne a torzításokat mérni. Amennyiben sztohasztikus mérőjelet alkalmazunk, elvileg mód nyílik amplitúdó-eloszlás valamint sűrűségfüggvényének vizsgálatára. Ilyen mérési módszer ma még nincs bevezetve, bár éppen hazánkban történt erre kezdeményezés.

Korda Tibor: Új mérési módszer kvázilineáris rendszerek nemlinearitásának vizsgálatára sztochasztikus mérőjel segítségével (Híradástechnika 1976/02)

 

A dobhártya (effektív rezgőfelülete 0,65 cm², vastagsága 1/10 mm, átmérője 10-11 mm) akusztikai impedanciája miden szilárd anyag közül a legközelebb van a levegő akusztikai impedanciájához. A felületére jutó hangenergia soros (mechanikus-akusztikus) és párhuzamos (sok idegrendszeri mikro-csatorna) átalakítással jut az agyba. A fül, dobhártyájára ható hangintenzitás felületi eloszlását, termodinamikai állapotait minőségként is képes észlelni. Vagyis a hallás, a műszakilag mérhető és számítható lehetőségekhez képest az akusztikai információ észlelésében minőségi többletet tud. Mivel a hallószerv is makro-méretű érzékelőkből áll, elvileg mesterséges eszközzel is megvalósítható hasonló képességű detektor.

 

 

A fejlesztési munka egzaktabbá tételéhez, új mérési módszert próbálunk megvalósítani. Ehhez többek között alkalmazzuk a molekularezgések elméletét, melynek számítási és mérési lehetőségei új objektív támpontot adnak az akusztikai, elektroakusztikai tulajdonságok teljesebb körű megismeréséhez. Az anyagtechnológiánkból származtatható méréstechnika egyik módszer szerint termodinamikai mennyiségeket detektálna, egy másik módszer szerint Raman spektroszkópiát alkalmaznánk. A műszer bevezetése és alkalmazása elvileg bármilyen hangi vagy képi jel tárolásának, továbbításának, feldolgozásának a technika mai állásánál jóval magasabb szintű megoldását teszi lehetővé.

Vezetőink alapanyaga 99,99 OFHC réz, maradék szennyezőanyag tartalma optimális eloszlású, kristályszerkezete alacsony belső energiatartalmú polikristályokból áll. A vezető alapanyagokat, megfelelően nagy átmérőjű csévén kapjuk a gyártótól. A vezetők átmérője:0,25; 1,0; 1,8mm.
 

Kísérleti úton kifejlesztetett szigetelő alapanyagokat magunk állítjuk elő, melyet sol-gel (folyadék fázis) technológiával visszük föl, vezető szálak felületére, valamint a távtartást vagy burkolati célokat szolgáló természetes biopolimer szövetet impregnáljuk vele. (terméknév: Black Line)

 

Rétegellenállások

Az eredeti külső védőréteg helyére BL dielektrikumot viszünk fel

 

Fa (első osztályú nagy merevségű, impregnált rétegelt falemez)

Fém (alumínium, réz, ólom)

Fa szendvics szerkezet (rétegelt lemez-ólom lap-rétegelt lemez)

A szendvicsszerkezetű lapok eredő elnyelési foka 5-10% körüli és közel egyenletes a teljes hangfrekvenciás sávban. (a vas és üveg elnyelési foka 0,1% körül van, a faanyagok 1-2% körüliek)

 

Polimer(ek) + szervetlen adalékok keveréke. (Folyadék fázisban vihető föl felületekre, szárítással szilárdul meg.)

Rezgéscsillapító anyaggal (báriumszulfát por, ólom) feltöltött alumíniumcső vagy tömör keményfa

 

 

Poli-tetrametil-pentén-1 p=0,83 g/cm sűrűségű, E=0,15 N/m² rugalmassági modulusú impregnáló anyagot (gyártó: MITSUI, Japán, kereskedelmi elnevezése: "TPX") szobahőmérséklet fölött, kb. 60 °C hőmérsékleten tetraklóretilénben feloldunk. Feloldás után az oldatba p=0,5 g/cm sűrűségű, E=0,005-0,008 N/m² rugalmassági modulusú hangszóró membránpapírt merítünk és azt zárt térben impregnáljuk, amivel az oldószer párolgási sebességét olyan nagymértékben lelassítjuk, hogy biztosítjuk az impregnáló anyag teljes kristályosodási hajlamát. Ezt követően a membránon akusztikai méréseket végzünk, és nem kielégítő eredmény esetén az impregnálást a kívánt paraméterek eléréséig megismételjük. Az eredményül kapott akusztikai membrán E/p hányadosa a hagyományos hangszóró membránpapír E/p = 0,17 értékéhez képest egy nagyságrenddel nő, a sűrűség csupán ugyanakkor 10-20 %-kal növekedik. A nagyságrendnyi növekedés azért jön létre, mert kristályos fázisban megszilárdult kötőanyag tartja össze az elemi cellulózrostokat.

A membránok merevítésén kívül bevonással javíthatók a sugárzó felületek tulajdonságai. Tetszőleges anyagú hangszóró membrán mindkét oldalát teljes felületén nagy belső súrlódású műanyag molekulákból álló, nagy tapadási képességű bevonattal látjuk el. Ennek az előnye, hogy - szemben a szokásosan alkalmazott egyoldalú (gyakran lokális) bevonatokhoz képest - többszörös eredő csillapítás jön létre, hiszen a csillapító anyag a membrán felületével kétszer nagyobb felületen érintkezik és a bevonat és a membrán eltérő fajlagos akusztikai impedanciája is jobb transzformációval, kapcsolódik össze. Az eljárás megvalósítása során bevonatként például etilén – polivinil-acetát kopolimereket alkalmazhatunk.

 

120 fokos vörösréz kúp, melyet 99,99-es tisztaságú, egyenletes szövetszerkezetű ólom tölt ki.

Alapanyag 100 %-os, juhgyapjú filc. Az alapanyagot pigmentált, vizes diszperziós impregnáló anyaggal átitatjuk, szárítjuk. A lemez felületét követő szerszámban, melegítéssel préseljük. (kevés fajlagos energia felhasználás, alacsony hőmérsékletű munkafázisok)

Vörösréz tányérköpeny és fogantyú. külső átmérője 80 mm, rezgéscsillapító anyaga ólomforgács töltet polimer kötőanyaggal, a hanglemezhez impregnált filc csatolja

Szénszálszövet alapanyagra, folyadékfázisú, BL összetételű kötő- és adalékanyagot viszünk föl. (kevés fajlagos energia felhasználás, alacsony hőmérsékletű munkafázisok)

 

Szénszálszövet cső, rögzítő elemmel

 

Mivel a kábelipari technológiában alkalmazott csévélési módszer a fémvezetők kristálystruktúráját erősen megrongálhatja, valamint ez a technológia csak a műanyag dielektrikumokkal kompatibilis, szakítottunk ezzel a hátrányos gyakorlattal. Egyedi kábelhosszúságra alkalmas, a feladathoz kifejlesztett speciális segédeszközökkel dolgozunk, a vezetőszálak mechanikai kímélése és különleges szigetelő anyagok alkalmazása miatt. A kábelek struktúrája viszonylag kevés számú (max 12), azonos átmérőjű, egymástól elszigetelt erek sodratából áll. A sodratok geometriai elrendezése, külső zavarok ellen is védi a kábeleket.

 

zavarszűrő tekercs (tekercs átmérők: belső 110mm, külső 130mm - huzalátmérő 1,8mm CuZ + Bl bevonat)

rezgéscsillapított kivitel( fadoboz)

átépített Philips és Sony alapú modellek (digitális szűrő nélküli, belső DAC modul, külön hálózati transzformátorról működő tápegységgel)

 

Az elektroncsöves erősítők hallható minőségét elsősorban a csövek és a kimenőtranszformátor határozza meg. Azonos technológiai családba tartozó valódi pentódákat és toroid transzformátorokat alkalmazunk. A hangsugárzók alacsony impedanciájához való illesztés rendkívül kényes pontja az elektroncsöves erősítőknek. Ez a probléma látszólag megkerülhető kimenő transzformátor nélküli megoldással, különlegesen alacsony belső ellenállású csövekkel. Sajnos ez a műszakilag rendkívül korrekt megoldás nem jár a maximális akusztikai információ áteresztőképességgel. Így csak egy egészen különleges kimenő-transzformátorral oldható fel ez probléma. A cél érdekében a legkisebb veszteségű toroid transzformátort alkalmazzuk, speciális tekercselési móddal. A kimenő transzformátor alkalmazása azzal az előnnyel is jár, hogy az erősítő tápegységének belső ellenállása nagyobb lehet a kimenő transzformátor nélkülinél. Ez a tápegység optimális geometriai méretét könnyebben realizálható méretűvé teszi és ez által az önköltségét is jelentősen csökkenti. A mikrofónia minimumra való szorítása csöves erősítőnél még fokozottabb követelmény. Ezért speciális könnyűfém-fa szerkezettel és réz kötőelemekből építjük a dobozt és a csövekre szénszálas csillapító gyűrűket, teszünk.
 

Térvezérlésű félvezetőkre épülő egyszerű kapcsolástechnika alkalmazása mellett a következőket értük el:

 

• Magas bemenő impedancia, alacsony torzítás és elégséges brummelnyomás a tápoldal felé.

• Nagy kivezérelhetőség és minimális visszahatás a fokozatok között.

• Alacsony kimenőimpedancia megvalósítása nyílthurkú erősítésnél is. (AB osztály)

• A tápfeszültség és hőmérsékletváltozástól nagymértékben független, stabil egyenáramú munkapontok.

• Elfogadható offsethiba a kimenetet figyelő segédáramkör nélkül.

 

E minimál koncepció megoldása az, hogy minden fokozat többfunkciós, ezért nincs szükség egy-egy feladatra újabb eszközt beiktatni. Továbbá komplementer-szimmetrikus elrendezést alkalmazunk, mely egyedüli kapcsolástechnikai módszer az aktív eszközök karakterisztikájának visszacsatolás nélküli linearizálására. Mint visszacsatolt rendszernek a munkaponti beállítások szabályozástechnikai működési módja folytonosan folyamatos, az irányítási folyamat jellege szerint értéktartó, a rendszer dinamikus viselkedése arányos-integráló-differenciáló (PID) jellegű.

 

 

» Hangszórók:

Az elektrodinamikus elvű hangszórót választottuk, mert vizsgálataink szerint a megfelelő sávszélesség, dinamika, torzítás, hatásfok egyidejűleg így optimális. (gyakorlati elektroakusztikai optimum, nem csak a Thiele-Small modellt és paraméterrendszert alkalmazzuk) Legújabb hangdobozainkba kerülő sugárzók egyes alkatrészei, már saját technológiával készülnek. (pl. hosszú élettartamú membránszél: biopolimer alapanyag, alacsony hőenergia igény, a hőtartás és hőközlés pontossága nem kritikus, környezetkímélő segédanyagok)

 

» Hangszóró méretek:

Két utas, szélessávú magas-közép + közép-mély sugárzó kombinációk. (130mm magas – 200mm mély; 170mmm magas – 300mm mély; 200mm magas – 400mm mély)

 

Frekvencia és fázisátvitelre optimalizált, módosított 6 dB/oktáv meredekségű hangváltót alkalmazunk, amellyel a sugárzók konstrukciójából adódó fázishibák jelentős részét is kiküszöböljük. Ez a hangváltó-hangszóró kombináció a kis meredeksége ellenére sem okoz jelentős harmonikus és intermodulációs torzítást, mert az egyes hangszórók a szokásosnál jóval nagyobb sávátfogással rendelkeznek.

Két lépcsőben oldja meg az illesztést és linearizálást:

1. A hangváltás eredeti töréspontját meghatározó induktivitás kiegészítése párhuzamos RC tagokkal.

2. A mély és középsugárzók negyedik (vagy D) tartományában a véges membránmerevség és a felfüggesztések hibájából eredő amplitúdó és fázisingadozásokat párhuzamos LRC tagokkal kompenzálja.

 

» Hangváltó alkatrészek:

Hangszóróval soros induktivitás: nagy jósági tényezőjű, légréssel linearizált, lágyvasas tekercs (huzalátmérő 1,8mm)

Hangszóróval soros kondenzátor: BL bevonattal kezelt, bipoláris elektrolit kondenzátor

Hangszórókat kompenzáló RLC elemek: standard ipari minőségű alkatrészek

 

» Dobozkonstrukció:

A dobozok belső merevítését a falakat összekötő körbordákkal biztosítjuk. A keskeny előlap és a filcbetétek a hang irányítottságának erőteljes csökkentését eredményezik. A dobozok anyaga rétegelt falemez, melyet belülről impregnáló anyaggal vonunk be.

 

A belső tér vagy terek teljes mértékben léghang csillapító anyaggal vannak feltöltve így csökken az állóhullámok mértéke és nő a látszólagos belső térfogat. Ennek az anyagnak az a különlegessége még, hogy az elnyelési foka nem csökken a közepes frekvenciatartomány felett, ami jelentős hangzási előnyt jelent a szokásos csillapító anyagokhoz képest. A mélyátvitel jó hatásfokát a doboztérfogat egésze, a doboz oldalarányai, valamint a hátsó oldalon levő hangoló furatok biztosítják.

 

Fejlesztés alatti technológiák

 

BL dielektrikum-rézfóliás fegyverzet;

BL dielektrikum-BL vezető fegyverzet

Dinamikus sugárzóhoz komplett mozgórész (természetes biopolimerből membrán, membránszél, pille, lengőcséve)

(alacsony hőenergia igény, alacsony hőmérsékletű munkafázisok, környezetkímélő alapanyagok)

 

Stúdiótechnika: kondenzátormikrofon elektronika

Hangosítástechnika: gitártorzítók, Félvezetős analóg teljesítményerősítő