প্রকৌশল শব্দবিজ্ঞান/সিলড বক্স সাবউফার ডিজাইন
পরিচিতি
[সম্পাদনা]একটি সিলযুক্ত বা বন্ধ বাক্স বাফেল (sealed or closed box baffle) হলো সবচেয়ে মৌলিক কিন্তু প্রায়শই সবচেয়ে পরিষ্কার শব্দ প্রদানকারী সাবউউফার বাক্সের নকশা। সবচেয়ে সরল রূপে সাবউউফার বাক্সটি স্পিকারের সামনের দিক থেকে পিছনের দিককে বিচ্ছিন্ন করে, অনেকটা তাত্ত্বিক ইনফিনিট বাফলের মতো। সিলড বক্স সহজ নির্মাণ এবং অধিকাংশ সাবউউফার প্রয়োগের জন্য নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়া প্রদান করে। ধীর নিম্ন প্রান্ত রোল-অফ (slow low-end roll-off) চূড়ান্ত কম্পাংক পরিসরে একটি পরিষ্কার রূপান্তর প্রদান করে। পোর্টযুক্ত বাক্সের (ported box) বিপরীতে, সিলড বক্স বাধার অতিরিক্ত দৃঢ়তার কারণে বাক্স ও চালকের অনুরণন কম্পাংকের নিচে কন এক্সকারশন (cone excursion) হ্রাস পায়।
বন্ধ বাফল বাক্স সাধারণত খুব কঠিন উপাদান যেমন-মাঝারি ঘনত্বের তন্তু বোর্ড(MDF) বা ০.৭৫ থেকে ১ ইঞ্চি পুরু প্লাইউড দিয়ে নির্মিত হয়। বাক্সের আকার ও ব্যবহৃত উপাদানের উপর নির্ভর করে, কাঠামোগত দৃঢ়তা বজায় রাখতে অভ্যন্তরীণ খাঁচা প্রয়োজন হতে পারে। অনাকাঙ্ক্ষিত বাক্স অনুরণন প্রতিরোধ করতে একটি দৃঢ় বাক্স ডিজাইন করা গুরুত্বপূর্ণ।
যেকোনো শব্দ প্রকৌশল প্রয়োগের মতো, সর্বোচ্চ কার্যক্ষমতার জন্য বাক্সটি শব্দবর্ধক চালকের (loudspeaker driver) সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে। নিম্নলিখিত অংশে বাক্সটিকে সুর করার বা সাবউউফার বাক্স ও চালকের সমন্বয়ের আউটপুট সর্বাধিক করার পদ্ধতি তুলে ধরা হয়েছে।
বন্ধ বাফল বর্তনী
[সম্পাদনা]সাবউউফারের জন্য সিলড বক্স এনক্লোজারটিকে সংক্ষিপ্ত উপাদান ব্যবস্থা (lumped element system) হিসেবে মডেল করা যেতে পারে যদি বাক্সটির মাত্রাগুলো সাবউউফার দ্বারা উৎপাদিত সবচেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে যথেষ্ট ছোট হয়। অধিকাংশ সাবউউফার প্রয়োগে আনুমানিক ৮০ থেকে ১০০ Hz কম্পাংকে ক্রসওভার করা হয়। বাতাসে ১০০ Hz তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় ১১ ফুট। সাধারণত সাবউউফারের সবমাত্রা এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক ছোট, ফলে সংক্ষিপ্ত উপাদান বিশ্লেষণ সঠিক হয়। এই বিশ্লেষণ ব্যবহার করে, নিচের বর্তনীটি একটি সাবউউফার এনক্লোজার ব্যবস্থার উপস্থাপনা করে।
যেখানে নিচের সমস্ত পরামিতিগুলো যান্ত্রিক গতিশীলতা সমতুল্য রূপে বিবেচ্য:
Ve - বিভব উৎস (voltage supply)
Re - বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ (electrical resistance)
Mm - চালকের ভর (driver mass)
Cm - চালকের সম্মতি (driver compliance)
Rm - প্রতিরোধ (resistance)
RAr - বাতাসে পিছনের কোন রেডিয়েশনের প্রতিরোধ
XAf - বাতাসে সামনের কোন রেডিয়েশনের রিয়্যাকট্যান্স
RBr - বাক্সে পিছনের কোন রেডিয়েশনের প্রতিরোধ
XBr - বাক্সে পিছনের কোন রেডিয়েশনের রিয়্যাকট্যান্স
চালকের পরামিতিসমূহ
[সম্পাদনা]একটি চালকের সাথে একটি সিলড বক্স টিউন করতে হলে চালকের পরামিতিগুলো জানা আবশ্যক। কিছু পরামিতি প্রস্তুতকারক দ্বারা প্রদান করা হয়, কিছু পরীক্ষামূলকভাবে নির্ণয় করা হয় এবং কিছু সাধারণ সারণি থেকে নির্ধারিত হয়। গণনার সুবিধার্থে সব পরামিতি এসআই এককে (মিটার/কেজি/সেকেন্ড) উপস্থাপিত হবে। বাক্সের আকার নির্ধারণ করতে যেসব পরামিতি জানা আবশ্যক:
f0 - চালকের মুক্ত-বাতাস অনুরণন (driver free-air resonance)
CMS - চালকের যান্ত্রিক সম্মতি (mechanical compliance)
SD - চালকের কার্যকর ক্ষেত্রফল (effective area)
চালকের অনুরণন
[সম্পাদনা]চালকের অনুরণন প্রস্তুতকারক দ্বারা প্রদান করা হতে পারে বা পরীক্ষামূলকভাবে নির্ণয় করতে হয়। প্রস্তুতকারকের প্রদত্ত হলেও অনুরণন কম্পাংক পরিমাপ করা বাঞ্ছনীয় যাতে নির্মাণগত অমিল হিসাব করা যায়।
নিচের চিত্রটি অনুরণন নির্ধারণের সেটআপ দেখায়:
যেখানে বিভব V1 ধ্রুবক রাখা হয় এবং পরিবর্তনশীল কম্পাংক উৎস পরিবর্তন করা হয় যতক্ষণ না V2 সর্বোচ্চ হয়। যেখানে V2 সর্বোচ্চ, সেটিই চালকের অনুরণন কম্পাংক।
যান্ত্রিক সম্মতি
[সম্পাদনা]সংজ্ঞা অনুযায়ী সম্মতি হল কঠোরতার বিপরীত, যাকে সাধারণত স্প্রিং ধ্রুবক বলা হয়। একটি চালকের সম্মতি নির্ধারণ করা যায় যখন কনটির উপর পরিচিত ভর স্থাপন করে স্থানচ্যুতি পরিমাপ করা হয়, চালকটি উপরের দিকে মুখ করে থাকলে। সম্মতি হবে স্থানচ্যুতি (মিটারে) বিভক্ত অতিরিক্ত ভরের বল (নিউটনে)।
চালকের কার্যকর ক্ষেত্রফল
[সম্পাদনা]চালকের ভৌত ব্যাস তার কার্যকর ক্ষেত্রফল নির্দেশ করে না। কার্যকর ব্যাস নির্ধারণ করা যায় নিচের চিত্র ব্যবহার করে:
এই ব্যাস থেকে বৃত্তের ক্ষেত্রফলের মৌলিক সূত্র ব্যবহার করে ক্ষেত্রফল নির্ধারণ করা হয়।
ধ্বনিগত সম্মতি
[সম্পাদনা]চালকের যান্ত্রিক সম্মতি জানা থাকলে নিচের সূত্র ব্যবহার করে ধ্বনিগত সম্মতি নির্ধারণ করা যায়:
CAS = CMSSD2
চালকের ধ্বনিগত সম্মতি থেকে বাক্সের ধ্বনিগত সম্মতি নির্ধারণ করা যায়। এখানেই সাবউউফারের চূড়ান্ত প্রয়োগ বিবেচনা করা হয়। বাক্সের ধ্বনিগত সম্মতি অনুরণন কম্পাংকের ঊর্ধ্বগামী শতকরা পরিবর্তন নির্ধারণ করে। যদি উচ্চ শব্দচাপমাত্রা (SPL) প্রয়োগের জন্য বড় পরিবর্তন প্রয়োজন হয়, তাহলে চালক থেকে বাক্স ধ্বনিগত সম্মতির উচ্চ অনুপাত প্রয়োজন হবে। যদি উচ্চ মানের শব্দের জন্য সমতল প্রতিক্রিয়া প্রয়োজন হয়, তাহলে নিম্ন অনুপাত প্রয়োজন হবে। নির্দিষ্টভাবে, নিচের চিত্রে লাইন (b) ব্যবহার করে অনুপাত নির্ধারণ করা যায়।
CAS = CAB*r
r - চালক থেকে বাক্স ধ্বনিগত সম্মতির অনুপাত
সিলড বক্স নকশা
[সম্পাদনা]বাক্সের আয়তন
[সম্পাদনা]বাক্সের ধ্বনিগত সম্মতি থেকে এখন বাক্সের আয়তন নির্ধারণ করা যায়। নিচের সূত্রটি ব্যবহৃত হয়:
VB= CABγ
বাক্সের মাত্রা
[সম্পাদনা]নির্ধারিত আয়তন থেকে বাক্সের মাত্রা নির্ধারণ করা হয়। বাক্সের মাত্রা নির্ধারণের নির্দিষ্ট সূত্র নেই, তবে সাধারণ কিছু নির্দেশনা অনুসরণ করা উচিত। যে পৃষ্ঠে চালকটি স্থাপন করা হয় সেটি বর্গাকার হওয়া উচিত নয়। চালক যদি বর্গাকার পৃষ্ঠের কেন্দ্রে স্থাপন করা হয়, তবে কোন দ্বারা সৃষ্ট তরঙ্গগুলো একইসাথে বাক্সের প্রান্তে পৌঁছাবে এবং মিলিত হয়ে শ্রোতার স্থানে একটি শক্তিশালী বিচ্ছুরিত তরঙ্গ তৈরি করবে। এটি প্রতিরোধ করতে চালকটিকে বর্গাকার পৃষ্ঠে অফসেট অবস্থানে স্থাপন করা উচিত অথবা পৃষ্ঠটিকে আয়তক্ষেত্রাকার করে চালককে একটি প্রান্তের কাছাকাছি রাখা উচিত।
অভ্যন্তরীণ উচ্চতা, প্রস্থ এবং গভীরতার অনুপাত কখনোই পূর্ণসংখ্যা (২:১, ৩:১ ইত্যাদি) হওয়া উচিত নয়, কারণ এতে বাক্সের মধ্যে স্থায়ী তরঙ্গ সৃষ্টি হতে পারে। কেউ কেউ সোনালী অনুপাত ব্যবহার করার পরামর্শ দেন, আবার কেউ ২-এর ঘনমূল, যেগুলো কাছাকাছি এবং আইইসি-প্রস্তাবিত কক্ষের অনুপাতের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ (যা একই শব্দপ্রযুক্তি প্রয়োজনীয়তার সাথে মিলে)। বাস্তবে, অধিকাংশ প্রস্তুতকারক চেহারা ও খরচের বিবেচনায় বাক্স তৈরি করে, তবে পরীক্ষার মাধ্যমে নিশ্চিত করে যে কোন বড় অনুরণন না ঘটে। উচ্চমানের ইউনিটে এটি দৃঢ় অভ্যন্তরীণ খাঁচা, শব্দ শোষণ উপাদান, উন্নত ধাতু বা পলিমার, জটিল জ্যামিতিক রূপ, বক্রতা ইত্যাদি ব্যবহারে সম্পন্ন হয়।