Анализ параметров ГЗМ с помощью LTspice

[Корвет 200УМ-088С]

В журнале "Радио" 2011 №8, на страницах 12~15, опубликована статья А.Гурского, посвящённая компьютерному моделированию поведения системы тонарм+ГЗМ+грампластинка.
Статья категорически рекомендуется к прочтению.

Я перенёс модель PSpice на LTspice, и подставил в неё параметры тонарма ЭПУ "Корвет ЭП-003" (кроме точных данных о вязком демпфере!) с ГЗМ "Корвет-008".

С огромным интересом узнал много нового.
В частности, - чтобы не возникало существенных колебаний на фронтах импульсов, эффективная масса иглодержателя не должна превышать 0,2 миллиграмма.
То есть, все ГЗМ с алюминиевыми иглодержателями, да ещё и с иглами не из сплошного ("голого"/nude) алмаза, не могут обеспечить хорошее воспроизведение микродинамики. Только при меньшей эффективной массе иглодержателя у винила оказывается достаточно вязкости, чтобы задемпфировать ВЧ-резонанс игла-канавка.

Подгружаю пропавшие изображения страниц статьи.

 

[el piloto español]

То есть, все ГЗМ с алюминиевыми иглодержателями, да ещё и с иглами не из сплошного ("голого"/nude) алмаза, не могут обеспечить хорошее воспроизведение микродинамики.

можно подать коллективный иск к производителю, ....

 

[Корвет 200УМ-088С]

Машинный перевод (с японского на английский) статьи, на которую ссылается А.Л.Гурский (№6 в списке литературы).

 

[Sergei_S]

Киньте ссылочку на файл первоисточник.

 

[Юджин Кинг]

Как говорится: ну и...? Куча информации которая сводится к банальному выводу: можно не разбираться в головках и покупать дорогие звукосниматели и будет хороший звук.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Киньте ссылочку на файл первоисточник.

В списке литературы:

• 6. Сравнение параметров головок ЭПУ - <httр://www7a.biglobe.ne.jp/~yosh/testrecord.htm>

К сожалению, там только про резонанс тонарм+ГЗМ на ИНЧ. Я надеялся найти там сведения о величине гибкости винилита в зависимости от давления иглы в области касания. Мне надо подстроить модель под условия, создаваемые иглой Fritz Gyger II.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Относящиеся к резонансу игла+канавка сведения из книги Массовая радиобиблиотека (МРБ) выпуск 838, Грамзапись и ее воспроизведение. Аполлонова Л.П., Шумова Н.Д. 1973 год (№2 в списке литературы):

Необходимо понять, как перейти от радиуса закругления сферической иглы к площади области касания, чтобы получить возможность оценить параметры винилита, когда на него давит игла несферической формы.
Придётся вникнуть в основы материаловедения...

 

[Корвет 200УМ-088С]

Расширенное рассмотрение происходящего в системе игла+канавка из книги Аполлонова Л.П. Шумова Н.Д. Механическая звукозапись М. Энергия 1978, (№3 в списке литературы):

 

[Корвет 200УМ-088С]

Примерное соотношение площадей пятна касания иглой канавки:

• по мнению инженеров AudioTechnica (которые почему-то считают, что пятно эллиптической иглы больше, чем у сферической!)
  
• альтернативное мнение
  

Непонятно, как получена площадь пятна == 23,4µm² при его диаметре == 3,3µm...
Ещё загадочнее пятно SAS: 9µm × 1µm == 62,1µm².

Нужна пояснительная бригада.

 

[Алексей1]

Все эти "пятна" - результат деформации канавки.
На абсолютно жесткой канавке контакт точечный или линейный, площадь пятна контакта равна нулю.
Ищем расчёт контактных деформаций.
Я сразу нашёл это:
(А ещё размер пятна зависит от силы и тут необъятный простор для подтасовок.)

 

[IgorE]

Корвет
На послушать у тебя жизнь останется?
Что то ты нагрузил на себя проблем на три поколения, но на сейчас тпру. Вертушка на антресолях, головку купить - машину надо продать и чуток добавить. С корректором не определился......
Ты собрался иглы алмазные изготавливать? Какую выбрал, такая и будет. Главное душевное спокойствие.

 

[Алексей1]

кому и четыре арихметических действия - нагрузка излишними подробностями

 

[Алексей1]

Попробую восполнить пробелы в ваших знаниях арифметики.
Расчётная колебательная скорость в диапазоне от 500 до 2100 Гц постоянна и равна 10 см/с,
выше 2100 Гц снижается 20 дБ/дек; и на 20 кГц примерно равна 1,1 см/с.
На картиночке изображена, в пропорции, одна стенка ближней к центру канавки с записью 20 кГц при максимальной колебательной скорости на этой частоте
и рабочая окружность иглы с радиусом 18 мкм:

Если есть более короткие волны на канавке - это результат паразитной ультразвуковой вибрации резца, а не звуковой сигнал.

 

[Алексей1]

Фото вид сверху:

 

[ginalex]

Попробую восполнить пробелы в ваших знаниях арифметики.
Расчётная колебательная скорость в диапазоне от 500 до 2100 Гц постоянна и равна 10 см/с,
выше 2100 Гц снижается 20 дБ/дек; и на 20 кГц примерно равна 1,1 см/с.
На картиночке изображена, в пропорции, одна стенка ближней к центру канавки с записью 20 кГц при максимальной колебательной скоростью на этой частоте
и рабочая окружность иглы с радиусом 18 мкм:
Посмотреть вложение 116792


Если есть более короткие волны на канавке - это результат паразитной ультразвуковой вибрации резца, а не звуковой сигнал.

Это тот случай, когда "Не верь своим глазам, а верь моим великим математическим познаниям".

 

[Алексей1]

Расстояние между столбами не полметра, как можно подумать, а в сто раз больше:

 

[Корвет 200УМ-088С]

Ищем расчёт контактных деформаций.
Я сразу нашёл это:

Когда мой дедушка узнал, что я поступил в ЛЭИС (имени Бонч-Бруевича), он стал гордиться мной, однако, вскоре выяснилось, что на моём факультете не преподают СопроМат...
Дед был страшно разочарован, и отказывался считать меня "настоящим инженером".

От коллег, учивших эту дисциплину, слышал такое наставление:

• СопроМат сдал, - можно жениться.

Вернёмся к теме, однако.
Разумеется, всё дело в деформации. Однако, представить себе, что игла SAS, имеющая проекцию пятна размером 9µm × 1µm, уходит в стенку канавки так глубоко, что полная площадь соприкосновения (вся 3D-поверхность вмятины) становится равной 62,1µm², то есть в ~семь раз больше?!
Это же почти нож в масло!

Спасибо за статью, начинаю изучать.

Корвет
На послушать у тебя жизнь останется?

Грешным делом - слушаю понемножку, пластинки, которые не жалко "пилить" изношенной Stylus 10 на Technics SL-J2.

Вертушка на антресолях

Это "Корвет ЭП-038С" на антресолях. Достану, когда Stylus 40 приедет.

головку купить - машину надо продать и чуток добавить.

Наоборот! В эту Чёрную Пятницу Дедушка Мороз смог купить Stylus 40 и Ortofon SFG всего за EUR404. Я очень рад!

С корректором не определился......

Корректор, имеющийся в УКУ "Корвет УП-078С", как оказалось, весьма неплох. Во всяком случае - нареканий пока нет.

Главное душевное спокойствие.

Именно поэтому и купил Stylus 40, - чтобы сэкономить на валерьянке!

 

[Алексей1]

Спасибо за статью, начинаю изучать.

Я посмотрел, они, падлюки, потёрли почти все формулы и картинки. Но для понимания сложности вопроса пойдёт.

 

[ginalex]

Расстояние между столбами не полметра, как можно подумать, а в сто раз больше:
Посмотреть вложение 116803

Ну да. Столбы они такие. Надумать можно всё ,что угодно.- "А тучи,а тучи как люди..."
А теперь правильный ответ в виде видео сделанным при помощи электронного микроскопа. Сначала смотрим с 4мин.30сек.,а потом всё видео полностью.

Electron microscope slow-motion video of vinyl LP

I describe how I made a stop motion animation of a phonograph needle in an LP groove using an electron microscope. I also show electron micrographs of other...

m.youtube.com

 

[Алексей1]

Понятно. Арифметика - лженаука. Мультики ваше всё.
В #19 показано настоящее фото без всяких электронов.

Причём даже в мультике игла всегда касается стенок канавки и нигде не висит, как на вашей глупой картинке.
Собственно, это понятно безо всякой арифметики и фото: игла должна повторять путь резца, иначе она воспроизведёт не то, что записано.

 

[ginalex]

Понятно. Арифметика - лженаука. Мультики ваше всё.
В #19 показано настоящее фото без всяких электронов.

Вы что ,не понимаете ,что ваше фото сделанное обычным микроскопом имеет низкое разрешение и не позволяет увидеть колебания около 20кгц.А позволяет только видеть нч и сч колебания дорожек. ???
Арифметика-это будет всегда лже наука, если ей не уметь пользоваться и пытаться применять её при расчётах не имея представления о происходящих физических процессах , которые есть желание посчитать.

 

[Алексей1]

Вы отрицаете арифметику?
На самом малом радиусе длина волны 20 кГц примерно укладывается в 20 мкм, при том, что ширина канавки прим. 50 мкм.
Если просматривается ширина канавки, то прекрасно видно 20 кГц.
Кстати, 20 мкм это три толщины волоса. Волос в простом школьном микроскопе - лохматое бревно. На кой пёс нужен электронный микроскоп?

 

[ginalex]

Причём даже в мультике игла всегда касается стенок канавки и нигде не висит, как на вашей глупой картинке.
Собственно, это понятно безо всякой арифметики и фото: игла должна повторять путь резца, иначе она воспроизведёт не то, что записано.

На рисунке игла не висит,она должна скользить по центру стенок канавки,а не поверху и не по дну. У вас нет понимания,что канавка нихрена не синусоида, а музыкальный сложный сигнал двух каналов одновременно и с разной динамикой (громкостью) и сдвигом в каналах по фазе (особенно на ВЧ).Вот поэтому она и такая изрезанная. Больше доверяйте своим глазам.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Я посмотрел, они, падлюки, потёрли почти все формулы и картинки. Но для понимания сложности вопроса пойдёт.

Я попытался почитать ещё несколько. С примерно таким же результатом
Зато на калькуляторе повторил несколько расчётов из книг Аполлоновой.

Судя по всему, мне придётся проделать лабораторную работу, повторяющую статью А.Л.Гурского. Благо Stylus 10 у меня есть, а Stylus 40 вот-вот прибудет.
Я полагаю, дело кончится тем, что я, сняв АЧХ, буду подгонять величину Cп == C1 в модели, и, надеюсь, R1, чтобы попасть результатом симуляции в реальность.
А по формулам Аполлоновой (ф.32, стр.53 первой книги, или ф.6-76, стр.185 второй) просто объявить некий "эффективный" радиус*), с которым сферическая игла давала бы ту же частоту резонанса игла+канавка, что и моя Fritz Gyger II.
Собственно, мне, кроме наилучшего согласования ГЗМ с корректором, больше ничего и не требуется.

А дебри там знатнейшие, - учёт скорости, с которой игла смещается в канавке, то есть, учёт обстоятельств кратковременности давления, учёт "волны" деформации винилита, которую гонит перед собой игла, прочие подробности, про которые даже в учебниках говорится, что точной модели ещё не создали. И это - не в каких-то древних вопросах механической грамзаписи, а в области подшипникостроения и прочем, жизненно важном материаловедении и станкостроении...

PS
*) Кстати, вполне может оказаться, что указанные тут площади - как раз так и получены.

 

[IgorE]

Я попытался почитать ещё несколько. С примерно таким же результатом

"Теория упругости" самый сложный материал в науке о сопротивлении материалов. Как говорили ранее:
- её понимают только трое в мире, один из них Христос.
После третьей лекции студенты уже особо не реагировали на происходящие возле доски.
Было, что профессор заставлял вычеркнуть предыдущую лекцию и начинал заново. Интеграл не правильно открыл на прошлой. Ни кто, ни когда не возмущался. Что так открыл, что этак, какая разница народу, едино тёмный лес, чистая чупакабра.
На экзамен разрешал брать ВСЁ и конспект и учебник. Если чуток мур-мур, ядро деформаций болмен правильно нарисовал, ставил профессор четыре. Если мур-мур, конспект хороший и чего то пытается- пять. Когда совсем дуб - помучает, помучает и троечку в зубы. Жирную пару - у кого конспектов нет. Ночами переписывал народ перед экзаменами.
Т что не мучайтесь. На пальцах понял чуток и хватит. Дальше в лес, больше дров.

 

[Алексей1]

У вас нет понимания,

То, что вы стёрли свой дурацкий рисуночек, это правильно, не надо лишнего позориться.
У вас нет понимания, что минимальный радиус закругления канавки не может быть меньше рабочего диаметра иглы с радиусом 18 мкм, поскольку параметры записи рассчитаны под этот размер.
У вас нет понимания, что минимальный радиус закругления стенки канавки зависит только от максимальной частоты записи - 20 кГц и смещения канавки.
У вас нет понимания, что кривизна канавки при записи многотонового музыкального сигнала (независимо от количества составляющих и разницы фаз между ними)
меньше, чем при записи 20 кГц максимальной амплитуды.
У вас нет понимания, что игла не скользит по центру канавки, поскольку ширина канавки - величина переменная,
а игла работает одним участком, стандартная игла - участком с радиусом 18 мкм.
(а на монофонических записях игла двигается только вверх вниз )
У вас нет понимания, поскольку для вас единственный источник информации - мультики из тупчика.

 

[Корвет 200УМ-088С]

Подготовка к лабораторной работе по экспериментальному определению эффективной величины гибкости винилита.

Судя по поведению модели, можно "выключить" из рассмотрения влияние резонансного контура, образованного индуктивностью обмотки ГЗМ и входной ёмкостью УК, для этого достаточно нагрузить этот контур на некоторое малое сопротивление нагрузки, - внести туда потери столь большие, что добротность контура станет меньше единицы.
Уважаемый А.Л. Гурский, - светлая ему память!, - предлагает выбрать сопротивление нагрузки таким, чтобы постоянная времени входной цепи стала равна 75µs: Rinp == (L3/75µs) - R3. Для ГЗМ "не-Super" версии Ortofon OMP, с L3==450 mH и R3==750 Ohm, получаю Rinp == 5k25, и выбираю резистор сопротивлением 5k1.
При этом получается, что для измерений можно использовать обычный RIAA-корректор и любой удобный соединительный кабель, главное, чтобы величина входной ёмкости не превысила ~полунанофарады. При большей ёмкости резонанс игла+канавка становится менее отчётливым. Сейчас у меня в системе суммарная ёмкость составляет 250pF, и есть возможность (укоротив соединительный кабель) несколько уменьшить её (до ~220pF).

Всё это очень обнадёживает!

Чтобы выйти на ожидаемое значение частоты резонанса связки игла+канавка, - а она, как я надеюсь, при использовании иглы Stylus 40 с заточкой Fritz Gyger II, может оказаться в области 30~45 kHz, понадобится техническая хитрость.

И тут первая трудность (попутно - и вторая!):

• "Мелодиевская" измерительная грампластинка (которой у меня ещё нет, - это вторая трудность), даже вращаемая на 45 об/мин, не позволяет создавать сигналы выше 27,3 kHz.

Придётся обращаться за помощью сообщества.
Буду благодарен за аренду или продажу измерительной грампластинки, - даже сильно изношенной, с которой можно снять хотя бы 35 kHz на 45 об/мин.