Каталог моделей акустических систем на базе коаксиальных динамических головок Tannoy

Головки динамические (коаксиальные)

Конструкция коаксиального излучателя Tannoy Dual Concentric

• Идеальный точечный источник
  • Дискретные излучатели
  • Широкополосный излучатель
  • Коаксиальный многополосный излучатель
• Общая схема конструкции
  • Принципиальная схема
  • Компоненты динамической головки и их назначение
  • Используемые материалы
  • Материалы центрирующей шайбы
  • Материалы магнитной системы
  • Материалы НЧ-диффузоров
  • Материалы подвесов НЧ-диффузоров
• Эволюция конструкции НЧ-диффузоров
  • Формы диффузоров
  • Формы подвесов
• Эволюция конструкции ВЧ-излучателя
• Достоинства и недостатки конструкции

Расшифровки сокращений

• АС — акустическая система
• АW — всепогодные акустические системы (от All Weather)
• CMS — потолочные акустические системы (от Ceiling Monitor Systems)
• CPA — сценические акустические системы (от Contractor Pablic Address)
• DC — двойной каксиальный излучатель (от Dual concentric)
• DMT — технология изготовления антирезонансных корпусов из композиционных материалов (от Differential Material Technology)
• DTM — настольная акустическая система (от Desk Top Monitor)
• FSM — серия моделей студийных мониторов среднего и дальнего поля (от Fine Studio Monitor)
• G.R.F. — именная серия акустических систем в честь основателя Гая Р. Фонтейна (от Guy Rupert Fountain)
• HPD — коаксиальный излучатель повышенной мощности (от High Performance Dual)
• ICT — конструкция индуктивно связанной дюралюминиевой диафрагмы ВЧ излучателя с магнитной системой НЧ излучателя (от Inductively Coupled Technology), использующая принцип электромагнитной муфты
• iDP — цифровой интерфейс управления активными акустическими системами (от Interactive Digital Programming)
• iW — серия встраиваемых трансляционных акустических систем (от in-Wall)
• LE — серия с ограничееным тиражом (от Limited Edition)
• NFM — серия моделей мониторов ближнего поля (от Near Field Monitor)
• PA — общественный громкоговоритель (от Public Address)
• R.H.R. — именная серия акустических систем в честь главного инженера Рональда Г. Рекхема (от Ronald Hastings Rackham)
• SE — особая версия (от Special Edition)
• SGM — серия моделей студийных мониторов (от Super Gold Monitor)
• SRM — серия моделей студийных мониторов (от Super Red Monitor)

Подвесы НЧ диффузоров:

• HE — жесткий тканный подвес НЧ диффузора (от Hard Edge)
• NBR — нитриловый каучук (от Nitrile Butadiene Rubber)

Типы ВЧ излучателей:

• HW — тип конструкции компрессионного ВЧ излучателя (от Horn Waveguide)
• TW — тип конструкции ВЧ излучателя с волноводами вида «тюльпан» (от Tulip Waveguide)

Идеальный точечный источник

Для начала, давайте представим всю совокупность записывающего и воспроизводящего аудиотракта в виде чёрного ящика, находящегося между исполнителем музыки и слушателем. В этом случае в сторону исполнителя из этого «чёрного ящика» будет направлен условный считывающий микрофон, а в сторону слушателя — воспроизводящая акустическая система.

В идеальной модели акустический сигнал, воспроизводимый акустической системой в сторону слушателя, должен максимально точно соответствовать сигналу, который достигает считывающего микрофона со стороны исполнителя музыки. Годы технического прогресса показали, что это нелёгкая задача, так как большинству существующих систем записи и воспроизведения присущи явные недостатки, которые позволяют 80% слушателей однозначно отличить оригинальное музыкальное исполнение от его воспроизводимой копии.

Сложность этой задачи оценили ещё наши древние предки, занимаясь конструированием первых музыкальных инструментов. Уже тогда приходилось учитывать особенности распространения звука в воздушной среде. А именно: для воспроизведения звуков с низким тоном необходимо использовать инструменты массивных размеров, а для звуков с высоким тоном требуются упругие материалы, резонирующие на высоких частотах. При этом для борьбы с быстрым затуханием звука полезно использовать рупорные звуководы, либо резонирующие корпусные объёмные элементы, увеличивающие площадь источника звуковых волн.

И на данный момент все варианты акустических систем не могут вплотную подойти к характеристикам идеального точечного источника.

Дискретные излучатели

В многополосной акустической системе устанавливается несколько излучателей, каждый из которых наиболее эффективно воспроизводит свою часть спектра звукового сигнала. За счет специально подобранных параметров частотных фильтров разработчики добиваются разложения воспроизводимого сигнала на отдельные частотные диапазоны таким образом, чтобы каждая динамическая головка работала в оптимальном для нее частотном диапазоне, и в сумме излучение от отдельных динамических головок давало бы сигнал близкий к исходному.

Так головки в дискретной акустической системе имеют различные конструтивные размеры и разные геометрические места расположения их акустических фокусов, то есть точек начала формирования звуковых волн, то в суммарной излучаемой звуковой волне наблюдаются неоднородности по фазе и амплитуде сигнала.

Но даже если допустить, что каждый дискретный излучатель является идеальным источником для своего частотного диапазона, то из-за разного положения их акустических фокусов фронт излучаемой звуковой волны приобретает сложную форму, затрудняющую формирование четких звуковых образов у слушателя.

При скорости звука 340 м/с длина волны при частоте 2 кГц составляет 17 см, а на частоте 5 кГц — всего 6,8 см. Поэтому если фокусы двух излучателей находятся от слушателя на разных расстояниях, а разница составляет около 8 см, то в верхнем диапазоне голоса вокалиста слушатель будет слышать явный провал по звуковому давлению, так как излучатели будут работать в диапазоне 2 кГц почти в противофазе со сдвигом на 90 градусов по фазе. Если разницу уменьшить до 3 см, то взаимное глушение будет наблюдаться в полосе около 5,5 кГц.

Но даже если разницу сократить до 1,5 см, то на 5,5 кГц сдвиг по фазе составит 45 градусов. То есть когда в одном излучателе колебание будет проходить только нулевую точку, второй уже будет на пике амплитуды колебания. В такой ситуации слушатель будет воспринимать более размытый звуковой образ.

С помощью линий задержки в частотных фильтрах акустических систем можно добиться того, что каждый излучатель будет работать со своей собственной задержкой (со своим сдвигом по фазе) так, чтобы компенсировать разницу в положении акустических фокусов. Но этот сложный трюк не спасает от проблемы разных дистанций от излучателей до слушателя при его перемещении относительно акустической системй, особенно в вертикальной плоскости.

Широкополосный излучатель

Если бы конструкторы смогли воплотить в жизнь идеальный точечный источник, он бы назывался широкополосным излучателем. Но это невозможно пока. Поэтому если речь идет не о головных телефонах (наушниках), а об акустических системах для озвучивания некоего пространства (открытого места или закрытого помещения), то на данный момент широкополосные излучатели уступают дискретным акустичесим системам по широте полосы частот излучаемого сигнала и по равномерности амплитудно-частотной характеристики.

Широкополосные излучатели либо не выбирают суб НЧ-диапазон и верхний ВЧ-диапазон, либо не выбирают НЧ-диапазон, отыгрывая только «середину» и «верх». Более того, у многих широкополсных излучателей сильная неравномерность амплитудно-частотной характеристики заметно окрашивает звучание.

Коаксиальный многополосный излучатель

Если совместить акустические фокусы дискретных излучателей в одну точку, то такая конструкция приблизилась бы к идеальному точечному источнику. Одним из шагов в этом направлении является вариант размещения излучателей на одной оси, то есть коаксиальное размещение излучателей:

• излучатели размещаются друг за другом в такой последовательности, чтобы минимизировать взаимное перекрытие (например, излучатель меньшего размера располагается спереди более крупного),
• меньший излучатель размещается в центре внутри более крупного.

Динамические головки Tannoy Dual Concentric конструтивно относятся ко второму типу коаксиальных излучателей. То есть они представляют собой двухполосный составной громкоговоритель, в котором ВЧ-излучатель помещен в центре НЧ-излучателя.

Общая схема конструкции

Так как рассматриваемые на данном сайте акустические системы Tannoy построены на базе электродинамических излучателей, то громкоговорители на базе электростатического или пьезоэлектрического принципа действия вынесены за пределы настоящего рассмотрения.

Принципиальная схема

Наглядно принцип работы электродинамического излучателя приведён в статье «Принцип работы динамической головки».

Компоненты динамической головки и их назначение

• электромагнитный мотор:
  • неподвижная часть: магнитная система
  • подвижная часть: звуковая катушка
  • электрические провода
• поршень:
  • центрирующая шайба (кроме ВЧ-излучателей)
  • диффузор (или мембрана для ВЧ-излучтелей)
  • пылезащитый колпачок (кроме ВЧ-излучателей)
  • подвес диффузора (или мембраны для ВЧ-излучателей)
• звуковой канал или волновод (если есть), может иметь сложную составную конструкцию, включая рупор, тело Венте, фазовыравниватели и т.п.
• корзина (рама или корпус):
  • диффузородержатель (или корпус для ВЧ-излучателей)
  • фланец (если есть)
  • электрические клеммы для подключения сигнальных проводов

Используемые материалы

Для изготовления динамических головок необходимы материалы с различными физическими свойствами: электропроводимость, магнетизм, взякость, упругость, жёсткость, твёрдость, теплопроводность.

Так называемая корзина, выполняющая роль каркаса динамической головки, чаще всего изготовляется из сплава алюминия с кремнием (силумин) или из стали. Коаксиальные излучатели Tannoy выпускались как с литыми корзинами из силумина, так и со штампованными из стали.

Материалы центрирующей шайбы

Для изготовления центрирующей шайбы обычно используется тканный материал (миткаль, бязь и т. п.). Другие производители нередко используют синтетические ткани на основе полиамидов, полиэстера. После пропитки бакелитовым лаком заготовка центрирующей шайбы формуется под горячим прессом для придания формы концентрическим канавкам.

Бакелитовый лак на основе резольной фенолформальдегидной смолы размягчается при нагревании свыше 100 градусов, поэтому если требуется исправить провисшую центрирующую шайбу, достаточно воспользоваться феном.

Материалы магнитной системы

В динамических головках Tannoy применяются следующие виды магнитных сплавов и материалов:

• сплав алюминий-никель-кобаль (АлНиКо, AlNiCo)
• феррит бария (barium ferrite)
• сплав неодим-железо-бор

АлНиКо (АльНиКо)

АлНиКо (AlNiCo) — ферромагнитный сплав, обладающий высокой коррозионной устойчивостью, большим значением силы магнитного поля (Br) и стабильностью при высоких температурах (до 550°C). Магниты AlNiCo изготовляют литьём из порошков и горячей деформацией слитка.

Состав сплава:

• Fe = 53%
• Al = 10%
• Ni = 19%
• Co = 18%

Феррит бария

Феррит бария (Barium ferrite) — оксид бария и железа. Магниты из феррита бария устойчивы к воздействию теплового размагничивания (до 300°C), а также устойчивы к коррозии, так как феррит бария сам является оксидом металла.

Химическая формула — BaFe₁₂O₁₉

Неодим-железо-бор

Неодим-железо-бор — сплав трёх металлов (неодим, железо и бор). Неодимовые магниты обладают очень высокой магнитной индукцией и высокой стойкостью к размагнитиванию. Но подвержены коррозии, поэтому требуют специального защитного покрытия (часто покрыты никелем и медью). Неодимовые магниты изготовляют из смеси порошков металлов путём запекания в специальной печи под давлением при температуре 1200°C, либо за счёт впрыскивания в расплавленный полимер, который затем формуется.

Состав сплава:

• Nd = 10-37%
• Co = 0-10%
• B = 1-2%
• другие элементы (Dy, Pr, Tb, Nb, Al, Ga, Mo, V, Ti) = 0-30%
• Fe = остальное по массе

Материалы НЧ-диффузоров

Tannoy в своих излучателях использовал несколько материалов для НЧ-диффузоров:

• целлюлоза (paper) — формованное горячим прессованием бумажное волокно, иногда с добавлением шерсти,
• целлюлозный композит (multifiber paper) — формованное горячим прессованием бумажное волокно, армированное тканью из различных волокон,
• полиолефин (polyolefin) — целый класс полимеров, включающий полипропилен, полиэтилен высокого и низкого давления, полибутилен.

Интересно, что жёсткость чистого полипропилена уступает жесткости бумажных композиций. Для повышения жёсткости производители применяют минеральные добавки: кварц, слюду, силикат магния.

Материалы подвесов НЧ-диффузоров

Tannoy в своих излучателях использовал несколько материалов для подвесов НЧ-диффузоров:

• текстиль,
• поропласт,
• нитриловый каучук,
• бутиловый каучук.

Подвес из текстиля

Самый «жёсткий» материал для подвеса из используемых в коаксиальных излучателях — тканный материал, формованный концентрическими канавками (corrugated fiber), аналогично центрирующим шайбам.

В качестве тканного материала подвеса используют разные виды текстиля:

• шёлк натуральный,
• миткаль — тонкая хлопчатобумажная ткань полотняного переплетения,
• бязь — хлопчатобумажная плотная ткань полотняного переплетения, бумажный холст, бурметь,
• двунитка — плотная ткань полотняного переплетения на основе хлопка.

Для пропитки текстильных подвесов используют различные составы:

• пропитка из композиции полиизобутиленов — предназначена для покрытия и пропитки диффузоров, подвесов и мембран из ткани (стандартная водоотталкивающая пропитка для бумажных диффузоров),
• пропитка из поливинилацетатной основе — предназначена для покрытия и пропитки диффузоров, подвесов и мембран из ткани, имеет сильный демпфирующий эффект,
• пропитка на латексной основе — после высыхания даёт прозрачную плёнку, предназначена для покрытия диффузоров, с целью влагозащиты, тканевых подвесов и колпаков из ткани (классическое покрытие для жёстких тканных подвесов для профессиональной аппаратуры).

Текстильные подвесы в целом повышают резонансную частоту НЧ-излучателя, но за счет пропиток позволяют снизить механическую добротность.

Подвес из поропласта «tanoplas»

Вспененный полиэфир «tanoplas» по сути является пористым пенополимером (то есть в просторечии это аналог «поролона»). «Tanoplas» применялся в излучателях серии Monitor HPD и некоторых других моделях с компрессионным ВЧ-излучателем. Подвес из мягкого «tanoplas» обладает низкими демпфирующими свойствами, что обеспечивает низкую собственную резонансную частоту самого подвеса и НЧ-диффузора в целом. Так, например, если в серии Monitor Gold излучатели с тканевым подвесом имели собственную резонансную частоту 25–30 Гц, то в серии Monitor HPD — уже 20–22 Гц.

Недостатком подвеса из «tanoplas» является его недолговечность. В зависимости от климатических условий эксплуатации материал подвеса в течение 5–15 лет окисляется и разрушается в виде липкой субстанции или сухой крошки. Пенополиуретан также разрушается от воздействия бензола, концентрированных минеральных кислот, а также уксуса. Для восстановления работоспособности такого НЧ-диффузора необходимо приобретать ремонтные комплекты и производить замену и переклеивание подвеса.

Подвес из нитрилового каучука (NBR или Buna-N)

Нитриловый каучук (Buna-N или NBR от Nitrile Butadiene Rubber) обладает большей долговечностью, чем вспененный полиэфир «tanoplas». Изготавливается из акрилонитрила и бутадиена путем их полимеризации. Производится под разными торговыми маркамми: Buna-N, Perbunan, NBR, Nipol, Krynac, Europrene.

Нитриловый каучук устойчив к этилированному бензину, дизельному топливу, керосину, скипидару и моторным маслам. При этом нитриловый каучук хорошо растворяется в анилине, ацетоне, хлороформе, эфирах и хлорированных углеводородах. Чем выше содержание нитрильных групп (до 50% нитрила акриловой кислоты), тем лучше стойкость нитрилового каучука к воздействию растворителей. При контакте со спиртами и гексанами происходят более сложные химические реакции.

Подвесы из NBR встречаются в различных линейках АС (как с компрессионными ВЧ-излучателями, так и с ВЧ-излучателями с волноводами типа «тюльпан»): DMT, CPA, System, Sixes, Saturn, Definition (D100, D300, D500, D700, D900).

Несмотря на повышенную химческую стойкость, нитриловый каучук не подходит для длительного наружнего применения под воздействием солнечного света и озона.

Подвес из бутилового каучука

Бутилкаучук — сополимер изобутилена с небольшим количеством изопрена, который получают катионной сополимерризацией изобутилена и изопрена в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса. Подвесы из бутилкаучука часто встречаются в сериях излучателей с рупорным ВЧ-волноводом типа «укороченный тюльпан» и «тороидальная пуля».

Бутиловые резины обладают высокой демпфирующей способностью, а также высокой атмосферостойкостью, химической стойкостью и газонепроницаемостью. Тем не менее, нередки случаи, когда бутиловые подвесы со временем теряют пластичность, становятся хрупкими и разваливаются.

Эволюция конструкции НЧ-диффузоров

Формы диффузоров

Tannoy в своих излучателях использовал НЧ-диффузоры с разной геометрией профиля (форма поверхности в разрезе):

• гиперболический профиль — применяется в коаксиальных излучателях,
• конический профиль — в основном применяется в однополосных излучателях

Для однополосных излучателей использование НЧ-диффузора с гиперболическим профилем не даёт никаких преимуществ. Но для коаксиальных излучателей, у которых НЧ-диффузор является продолжением рупора ВЧ-излучателя, гиперболическая форма позволяет эффективно продлить ВЧ-рупор.

В активных мониторах серии Gold (5/7/8), выпущенных в конце 2010-х, НЧ-диффузор имеет форму, максимально приближенную к конусу.

Формы подвесов

Tannoy в своих излучателях использовал подвесы НЧ-диффузоров с различными профилями (форма поверхности в разрезе):

• S-образный профиль — в сечении представляет собой два концентрических полутора, зеркально ориентированных относительно друг друга,
• C-образный профиль (roll) — в сечении представляет собой полутор,
• 3-образный профиль (twin roll) — в сечении представляет собой два концентрических полутора.

В зависимости от модели излучателя внутренний край подвеса может представлять собой плоский диск для наклеивания поверх диффузора, либо конусную юбку, на которую наклеивается отформованный край бумажного НЧ-диффузора.

S-образный профиль подвеса НЧ-диффузора

S-образный профиль подвеса в сечении представляет собой два концентрических полутора, зеркально ориентированных относительно друг друга так, что в срез напоминает волну.

C-образный профиль подвеса НЧ-диффузора

C-образный профиль (roll) подвеса в сечении представляет собой полутор.

3-образный профиль подвеса НЧ-диффузора

3-образный профиль (twin roll) подвеса в сечении представляет собой два концентрических полутора.

Эволюция конструкции ВЧ-излучателя

В коаксиальных динамических головках Tannoy ВЧ-излучатель устанавливается внутрь керна НЧ-излучателя на некотором углублении. При этом сам керн НЧ-излучателя заполняется звуковым каналом определённой формы, выполняющей роль акустического рупора с почти гиперболической кривизной. А так как почти все коаксиальные излучатели Tannoy (кроме Tannoy Gold 5,7,8) имеют НЧ-диффузоры, профилированные тоже по форме гиперболического рупора, то фактически ВЧ-излучатель работает в режиме небольшого рупора, излучая звуковые волны через канал рупорной формы и задействуя НЧ-диффузор в качестве рупорного продолжения.

Далее рассмотрим в порядке появления в продаже следующие типы ВЧ-излучателей коаксиальных динамических головок:

• компрессионный ВЧ-излучатель без волноводов (pepperpot)
• ВЧ-излучатель с волноводом типа «пуля»
• ВЧ-излучатель с волноводом типа «полу-тюльпан»
• ВЧ-излучатель с волноводом типа «тюльпан» (tulip)
• ВЧ-излучатель с волноводом типа «супер-тюльпан»
• ВЧ-излучатель с волноводом типа «укороченный тюльпан»
• ВЧ-излучатель с тороидальным волноводом типа «пуля» (torus ogive)

Компрессионный ВЧ-излучатель без волноводов

Звуковой канал компрессионного ВЧ-излучателя представляет собой акустический рупор. Задняя стенка звукового канала, запирающая компрессионную камеру ВЧ-диафрагмы, имеет несколько сквозных отверстий. Из-за этих отверстий коаксиальные головки с такими ВЧ-излучателями прозвали «перечницами».

Коаксиальные излучатели условной серии «Monitor Silver» защищались от пыли чёрным акустически прозрачным чехлом. Начиная с серии Monitor (усл. «Monitor Red»), Tannoy стал использовать сетчатые пыльники ВЧ-излучателей, устанавливая их прямо на поверхность НЧ-диффузора.

ВЧ-излучатель с волноводом типа «пуля»

ВЧ-излучатель с волноводом типа «полу-тюльпан»

ВЧ-излучатель с волноводом типа «тюльпан»

ВЧ-излучатель с волноводом типа «супер-тюльпан»

Для серии коаксиалов SuperDual были сконструированы новые волноводы для ВЧ-излучателя. Основной отличительной их чертой является увеличенное количество лепестков «супер-тюльпана» в звуковом канале ВЧ-излучателя. При взгляде спереди можно насчитать 5 концентрических волноводов. Причём, в целях ремонтопригодности, внешняя часть двух наружных колец, соединенных радиальными перемычками, устанавливается отдельно от центральных волноводов. Более того, эта внешняя часть устанавливается с противоположной стороны, так как ее диаметр больше чем отверстие керна, поэтому завести её сзади сквозь ВЧ-рупорок керна типичным образом невозможно.

ВЧ-излучатель с волноводом типа «укороченный тюльпан»

ВЧ-излучатель с тороидальным волноводом типа «пуля» (torus ogive)

Достоинства и недостатки конструкции

Выше уже не раз было упомянуто, что основной целью коаксиальных динамических головок в соперничестве с другими типами динамиков является стремление приблизиться к точечному источнику, воспроизводящему весь частотный спектр сигнала из одной точки. Поэтому модели акустических систем Tannoy, в которых коаксиальные головки установлены совместно с дополнительными излучателями, вызывают дискуссии.

С одной стороны, если учесть особенности восприятия человеком нижних и верхних границ слышимого акустического спектра, то использование дополнительных басовых излучателей, работающих в диапазоне до 400 Гц, и дополнительных сверхвысокочастотных излучателей, работающих от 20 кГц, не должно было бы оказывать заметного негативного влияния на детализацию звукового образа. Звуковые волны частотой ниже 340 Гц имеют длину волны более одного метра и просто огибают голову слушателя, создавая примерно равные амплитудно-фазовые ощущения от сигнала в левом и правом ухе слушателя. А сверхвыскочастотные звуковые волны частотой выше 20 кГц также не поддаются локализации источника из-за ограниченных возможностей внутреннего уха слушателя уловить разницу фаз между сигналом от правого и левого уха на таких частотах. Более того, при прослушивании чистых гармоник локализация сильно затрудняется еще раньше, начиная с 8000 Гц.

С другой стороны, частотные фильтры даже высоких порядков с большой крутизной спада/подъема не могут полностью заглушить сигнал в полосе подавления. Поэтому и «басовики» и «супертвитеры» всё равно своей работой «влезают» в диапазон частот, в котором слушатель может локализовать источник.