Изодинамические наушники — магнитная система

Изодинамические наушники: что лучше, односторонняя или двусторонняя магнитная система?

Думаю, многие задавались этим вопросом. Чтобы делать какие-то обоснованные выводы, разберемся, как именно это работает.

Для начала рассмотрим, что представляет собой типичный современный изодинамический (планарный) излучатель.
Если речь идет о классическом варианте с двусторонней магнитной системой, то выглядит это примерно, как на иллюстрации.

Между двух рядов стержневых магнитов с чередующейся особым образом полярностью находится тонкая полимерная диафрагма с нанесенными в форме меандра токопроводящими дорожками. Дорожек может быть как много узких, так и мало широких (вплоть до всего лишь одной).

Переменный ток, протекая по дорожкам, создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем стержневых магнитов и вызывает колебания мембраны.

В случае с односторонней магнитной системой всё выглядит точно так же, кроме того, что магниты есть только по одну сторону мембраны.

Плюсы односторонней магнитной системы:

• Меньше магнитов
• Проще конструкция
• Ниже стоимость изготовления
• Меньше масса
• Удобнее на голове за счет массы

Ну а теперь самое интересное что происходит (при прочих равных) с магнитным полем и звуком.

В типичной двусторонней системе:

• Силовые линии магнитного поля в области нахождения дорожек близки к параллельным , а направление вектора вынуждающей силы будет перпендикулярно им.
• Это хорошо, так как график распределения величины магнитной индукции (B) представляет собой М-образные линии с двумя пиками (обозначено красными стрелками). Неравномерность поля в районе нахождения дорожек в пределах 20%.

Для односторонней системы с теми же самыми геометрическими пропорциями:

• Величина магнитной индукции примерно на 80% ниже (то есть будет ниже и чувствительность);
• Силовые линии имеют вид дуги. Поскольку направление векторов вынуждающей силы им перпендикулярно, то за счет этого будут соответствующие изгибы мембраны при колебаниях, что формирует стоячие волны вдоль ее плоскости.
• График распределения величины магнитной индукции (B) представляет собой U-образные линии со значительным провалом посередине (обозначено красными стрелками). Неравномерность поля в районе нахождения дорожек в пределах порядка 40-50%, что как минимум вдвое больше, чем у двусторонней системы.

Как мы можем видеть, даже в «нулевом» положении мембраны все параметры поля более благоприятны у двусторонней системы. Изгибы мембраны при колебаниях и формирование стоячих волн на двусторонней системе происходят за счет некоторого отклонения величины магнитной индукции (порядка 20%). На односторонней это происходит и за счет разной, и значительно сильнее выраженных отклонений (до 40-50%) величины магнитной индукции, и за счет ее переменного направления.

Схематично направления и относительные значения векторов вынуждающей силы в области дорожек представлены на рисунке с помощью направления и длины стрелочек (слева двухсторонняя магнитная система, справа односторонняя). На основе этого можно прикинуть и примерную форму деформации в области дорожек.

Далее рассмотрим, что происходит с равномерностью поля в динамике по мере отклонения положения мембраны на разные величины при ее колебаниях. Верхний график двухсторонняя система, нижний односторонняя.

На двусторонней системе по мере отклонения мембраны от нулевого положения, характеристики поля меняются в довольно скромных пределах. Что-то около 10%. При этом отклонения симметричны.

На односторонней характеристики поля меняются гораздо заметнее. По максимальным значениям отклонение достигает 2,5 раз. При этом отклонения несимметричны. По мере приближения к магнитам нарастают и неравномерность поля, и его максимальные значения.

Таким образом, можно утверждать о некоторых «врожденных» свойствах и звука изодинамических излучателей на основе двусторонних односторонних магнитных систем.
Мы рассмотрели примеры конструкции на одинаковых мембранах, с одинаковыми пропорциями магнитной системы, расстоянием от мембраны до магнитов.

У двусторонней в этом примере будут преимущества по всем объективным характеристикам звука:

• Она имеет более высокую чувствительность (на 2-3 дБ) за счет большей величины индукции магнитного поля (до 80%);
• Более точное звучание на всех уровнях громкости;
• Меньшую склонность к росту искажений по мере увеличения звукового давления.
  Условные «преимущества» изодинамических наушников на основе односторонних магнитных систем в виде меньшего веса, цены и т.д. получаются за счет ухудшения основных параметров звучания и являются на наш взгляд весьма сомнительными.