Что означают термины мощности

Что означают термины «пиковая», «мгновенная мощность» и «программная мощность»? Эти термины описывают изменчивую во времени природу музыкального сигнала и электрическую мощность, необходимую для ее воспроизведения. 150 ваттная лампочка представляет собой постоянную 150-ваттную нагрузку на источник питания в то время, когда лампа включена. В отличие от нее 150-ваттному усилителю только в редкие моменты приходится отдавать всю свою мощность громкоговорителю. На рисунке 1 представлена изменчивая во времени природа музыкального сигнала и электрическая мощность, которая требуется для ее воспроизведения. На иллюстрации термин «пиковая мощность» ясно определён как максимальная мощность, требуемая для воспроизведения сигнала в течении короткого интервала времени. Средняя мощность представляет общие усредненные требования в течение рассматриваемого интервала времени.
Важно отметить две вещи: оба типа мощности - пиковая и средняя зависят от состава музыкальной программы. Отношения пиковой и средней мощности заметно меняются от одной музыкальной программы к другой. Термин мгновенная мощность обычно ассоциируется с максимальной кратковременной мощностью, которую может потребоваться при воспроизведении музыкального сигнала. Термины музыкальная мощность или программная мощность не определены жёстко и могут рассматриваться как вариации средней мощности или RMS.
На рисунке 1 график музыкальный сигнал изображён на горизонтальной шкале времени для типичной системы, рассчитанной на работу с 300-ваттным усилителем. Обратите внимание, что большую часть времени требования по мощности остаются довольно низкими и только случайные моментальные пики требуют от системы полной выходной мощности. Отношение в децибелах рассчитанное по двум изображенным линиям называется пик-фактором сигнала. В нашем случае отношение порядка 25 дБ, это типичное значение для классической музыки. Для рок-музыки пик-фактор будет в пределах 8 - 10 дБ.

 

Рисунок 1

Все громкоговорители рассчитаны выдерживать короткие пики мощности. Это гораздо легче, чем держать большую мощность в постоянном режиме. Правильный выбор усилителя зависит от способности громкоговорителя держать мощность. Как спектр музыкальной сигнала влияет на способность динамика держать мощность?
Громкоговорители подвержены двум видам повреждений: механическому и термическому. Пусть у нас имеется неисправный усилитель, который по какой то причине воспроизводит высокочастотный звук за пределами слышимого диапазона. Катушка ВЧ драйвера в таких условиях может сразу выйти из строя из-за перегрева. С другой стороны, предположим, что НЧ динамик подвергается избыточным вибрациям вследствие шума винилового проигрывателя, перегруза по низким частотам, обратной связи по НЧ или комбинации данных факторов. Через некоторое время движущиеся части динамика придут в столь напряжённое состояние, что может возникнуть нарушение центровки катушки и как следствие обрыв. В особо жёстких случаях катушка может вылететь из зазора и зависнуть над магнитной сборкой как показано на рисунке 2.

 

Рисунок 2

Мощность, которая вызывает подобные повреждения, может быть совсем не высокой, не больше 20 или 30 ватт, если сигнал находится в инфразвуковом диапазоне. Правилом хорошего тона в инженерной практике является применение обрезного фильтра НЧ в профессиональных системах, для исключения сигналов, находящихся за пределами рабочего диапазона системы.
Как присваиваются номиналы мощности акустическим системам Dynacord?
Тестовый сигнал для присвоения мощности динамику описывается стандартом Международной Электротехнической Комиссии (IEC) номер 268-5. Это сигнал розового шума с крест фактором 6 дБ, фильтрованный на 12 дБ на октаву ниже 40 Гц и выше 5 кГц. Чтобы присвоить динамику номинал, на контрольный образец подается тестовый сигнал, мощность которого ступенчато увеличивается. Присваивается та номинальная мощность, которую образец выдерживает в течении восьми часов. Подробности процедуры тестирования показаны на рисунке 3.

 

Рисунок 3 Измерения мощности IEC A. Тестовая цепь B. Спектральная характеристика сигнала

Крест фактор шумового сигнала - 6 дБ. Крест фактор связан с пиковым фактором и является точным измерением пикового значения шума, соотнесённого со средней «нагревающей способностью» сигнала в голосовой катушке. Крест фактор 6 дБ означает, что на данный громкоговоритель подаётся сигнал, превышающий в четыре раза среднюю мощность. Например, динамик с номиналом 150 Вт данным методом тестирования подвергался бы испытанию в течение восьми часов сигналом мощностью 600 Вт. Этот метод тестирования так хорошо отвечает реальным условиям работы, что Dynacord принял его для всех акустических систем вместо всех предшествующих способов присвоения номиналов.

Как измеряется мощность усилителя, какие значения мощности усилителя приводятся в техническом паспорте?
Для того чтобы детально разобраться в проблеме правильного подбора типа усилителя и его выходной мощности, необходимо знать, как измеряется и нормируется его выходная мощность. На практике применяется множество различных методов тестирования усилителей, один из которых рассмотрим более подробно.
К выходным клеммам испытуемого усилителя поочередно подключаются эквиваленты электрической нагрузки (громкоговорители), которыми являются резисторы с активными электрическими сопротивлениями, равными номинальному импедансу подключаемых громкоговорителей, то есть 8, 4 или 2 Ом. Эквивалент нагрузки усилителя должен выдерживать без термических повреждений мощность, развиваемую усилителем.
Параллельно эквиваленту нагрузки также подключается осциллограф, вольтметр и измеритель коэффициента нелинейных искажений. На вход усилителя с тестового генератора подается синусоидальный электрический сигнал с частотой колебаний 1 кГц. Затем сигнал увеличивается по амплитуде напряжения до тех пор, пока сумма среднеквадратичных амплитуд напряжений побочно генерируемых гармоник в спектре усиленного электрического сигнала не достигнет 0,5%. Это показатель общих гармонических искажений (total harmonic distortion, THD) от среднеквадратичного значения амплитуды напряжения тестового сигнала на выходе усилителя, что является приемлемой величиной для профессионального усилителя.
Вместе с этим фиксируют пиковое значение амплитуды напряжения синусоидального тестового сигнала на выводах эквивалента нагрузки. Такой тест производят поочередно для каждого значения электрического сопротивления нагрузки.
В технический паспорт усилителя, как правило, вносят среднеквадратичное RMS значение выходной мощности, вычисленное по результатам выше приведенного метода. К примеру, если в техническом паспорте на усилитель указано значение выходной мощности, допустим, 300 Вт на сопротивлении нагрузки 4 Ом и указан метод измерения этой мощности (1 кГц при 0,5% THD), то пиковые значения выходной мощности для данного электрического сопротивления нагрузки будут достигать 600 Вт, так как пик-фактор синусоидального тестового сигнала равен 3 дБ (два раза по мощности).
Существует множество стандартов которыми обозначают мощность усилителя, но все их можно объединить в одну таблицу.

Стандарты мощности

Musiс - Музыкальная = (4xRMS или 6dB) Program - Программная = (4xRMS или 6dB) Pink Noise - Розовый шум = (4xRMS или 6dB) Short Term - Кратковременная = (4xRMS или 6dB)	Разделить на 2, чтобы получить пиковую мощность
Continuous RMS - Непрерывная RMS = (RMS или 0dB) Continuous Sine - Непрерывная синусная = (RMS или 0dB) RMS - Среднеквадратичная = (RMS или 0dB) Sine - Синусная = (RMS или 0dB) Watts - Ватты или (Вт) = (RMS или 0dB)	Умножить на 2, чтобы получить пиковую мощность
Continuous Program - Непрерывная Программная мощность = (2xRMS или 3dB) Long Term - Долговременная = (2xRMS или 3dB) Peak - Пиковая = (2xRMS или 3dB) Continuous - Непрерывная = (2xRMS или 3dB) Max - Максимальная = (2xRMS или 3dB) Номинальная - Номинальная = (2xRMS или 3dB) Average - Средняя = (2xRMS или 3dB) AES = (2xRMS или 3dB) ETA-RS426A = (2xRMS или 3dB)	Равняется пиковой мощности

Материал предоставлен компанией ДИЛЕР-ЦЕНТР

 

Источник: ДИЛЕР-ЦЕНТР