Эффективная масса тонарма что это
Эффективная масса тонарма?
Эффективная масса тонарма
Из школьного курса физики известно, что любое тело обладает инерцией, т.е. свойством сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Если же приложить к такому физическому телу внешнее усилие, то оно будет сопротивляться изменению своего состояния, причем тем сильнее, чем больше его масса. Если же речь идет о вращающемся объекте это называется моментом инерции и в таком случае влияние оказывает не только масса объекта, но и характер расположения этой массы относительно точки вращения. Применительно к тонарму это означает, что любые его части расположенные дальше от оси поворота значительно сильнее увеличивают момент инерции тонарма, чем детали, расположенные близко к оси поворота (например, противовес). Иными словами для снижения момента инерции тяжелые части тонарма должны располагаться как можно ближе к его оси поворота.
Эффективная масса (effective mass) тонарма характеризует момент инерции тонарма и отражает сумму масс всех подвижных частей тонарма с учетом их расположения относительно оси вращения. Поэтому важно не путать эффективную массу тонарма с его общей массой.
Тонарм с головкой звукоснимателя и ее подвижная система образуют вместе механическую колебательную систему с определенным резонансом. С одной стороны, на нее воздействуют сверхнизкочастотные источники колебаний, такие как эксцентриситет и коробление пластинки, вибрации подшипника диска, колебания пола и стен и т.п. Частота этих воздействий лежит в области ниже 7-8 Гц. С другой стороны канавка пластинки через иглу «пытается раскачать» тонарм со звуковой частотой от 20 Гц и выше.
Частота резонанса тонарма и звукоснимателя зависит от эффективной массы тонарма и гибкости подвижной системы головки. Полностью избежать резонанса невозможно, но правильный подбор этих параметров позволяет расположить его в узком промежутке от 8 до 20 Гц. Приведенная ниже номограмма позволяет примерно оценить степень соответствия параметров.
Следует учитывать, что общая эффективная масса это эффективная масса тонарма с установленной головкой звукоснимателя. Рассчитать общую эффективную массу нетрудно, воспользовавшись следующим примером:
допустим, что тонарм имеет эффективную массу 10 г, расстояние от оси поворота тонарма до центра тяжести головки 230мм, а масса головки 8 г, тогда общая эффективная масса = 10 +(8 х 0,23) = 11,84 г.
При конструировании тонарма разработчикам приходится находить непростой компромисс. Чтобы тонарм не оказывал влияния на колебания иглы при воспроизведении записи, т.е. вел себя абсолютно пассивно, его эффективная масса должна быть как можно большей по сравнению с массой подвижной системы звукоснимателя, а гибкость подвижной системы должна быть максимальной, в идеальном случае бесконечной. Если гибкость подвижной системы недостаточна, резонансная частота системы может оказаться выше нижней граничной частоты записи, т.е. 20 Гц. Это приведет к резкому снижению отдачи на частотах, ниже резонансной (иными словами к потере баса), т.к. модулированная канавка раскачивает тонарм вместе с иглой как единое целое. Кроме этого возрастают нелинейные искажения, деформации канавки пластинки и помехи от посторонних механических вибраций с частотой, близкой к резонансной. Однако одновременно необходимо обеспечить нечувствительность подвижной системы к внешним паразитным силам, а это возможно только при ограниченной массе тонарма. В ином случае при толчках и под воздействием сил, вызванных короблением и биениями пластинки, тонарм не будет успевать следовать в такт за инфранизкими колебаниями подвижной системы, в результате контакт иглы со стенками канавки будет ненадежным, а в тракт усиления попадут сгенерированные инфранизкочастотные помехи.
КОМПЛИАНС И МАССА ТОНАРМА
Я собрал больше количество проигрывателей для разных клиентов, и очень часто мне приходилось объяснять, что, пытаясь определиться с вертушкой, люди следуют неправильному алгоритму.
Как правило, решив слушать винил, человек сначала выбирает себе проигрыватель, потом смотрит, какой на нем оказался тонарм, а затем думает, какой на этот тонарм установить картридж. Мало того, что такой алгоритм неправильный, так еще многие ленятся углубляться в тему сочетания тонармов и картриджей и получают абсолютно удручающий результат.
Однажды я покупал через Авито проигрыватель Micro DDX-1000 для заказчика из Санкт-Петербурга. Владелец продаваемой вертушки оказался приятным человеком, а целая коллекция вертушек, знание огромного количества моделей картриджей и серьезная, на первый взгляд, система предполагали увлеченность и опыт. У меня с собой были несколько тестовых пластинок и рекордер с оцифровками этих же пластинок, сделанных на референсных трактах. Я попросил включить продаваемую вертушку и поставил тестовый трек с альбома Judas Priest 1978 года «Stained Class». Пластинка зазвучала глухо и сдавленно.
— Почему такой глухой звук? – удивился я.
Надо было видеть изумление владельца вертушки, когда оцифровка с рекордера на той же самой системе заиграла на порядок лучше проигрывателя, немедленно развеяв миф о «глухости пластинок семидесятых». Хозяин вспомнил про угол VTA, стал его корректировать, пытался чистить иглу и менять прижимную силу – никакого позитивного влияния на звук это не оказало. Вертушка звучала так же глухо и безжизненно, как раньше.
Я понимал, что от проигрывателя мне нужно только исправное, равномерное вращение, а со звуком я смогу разобраться позже, поэтому купил «Микру» без разговоров, чем вызвал у владельца чувство заметного облегчения. Было видно, что он пребывает в легкой панике, совершенно не понимая, почему цифровой рекордер играет лучше хорошей вертушки с дорогим двухблочным корректором.
Придя домой, я спокойно разобрался с приобретением и нашел причину глухого звучания. Это хрестоматийный случай, и я начал с него статью, чтобы сразу показать важность соблюдения основных виниловых правил.
SME 3009 S2 Improved со штатным шеллом. Эфф. масса 9.5 гр.
Большинство среднебюджетных картриджей имеют среднюю податливость, а большинство штатных тонармов винтажных и современных проигрывателей имеют среднюю эффективную массу. Это значит, что в 60% случаев «любой» картридж подойдет к «любому» тонарму, и по этой причине многие любители музыки вообще не задумываются, что могут сделать что-то не так.
Чтобы избежать проблем, вчитайтесь в эту статью внимательно!
Эффективная масса, как правило, указывается в характеристиках топовых тонармов, которые продаются опционально (отдельно), но никогда не указывается для штатных тонармов готовых проигрывателей. Тот, кто имеет большой опыт настройки различных тонармов, может с высокой точностью определить эффективную массу любого тонарма эмпирически. Для тех, у кого подобного опыта нет, hiendmusic перечислит несколько основных признаков, по которым можно определить, с каким типом тонарма вы имеете дело.
Если детали тонарма выглядят массивными, трубка (прямая или S-образная) выполнена из стали или композитного сплава, а противовес весит от 60 граммов и выше, то перед вами, вероятнее всего, тяжелый тонарм с эффективной массой 17-20 граммов. Даже если просто покачать трубку на пальцах, ощущения будут весьма «увесистыми».
Примеры высокоподатливых картриджей: ADS XLM, Shure V15, Empire 4000, Audio Technica ART9.
Примеры легких тонармов: SME Series III, Mayware Formula IV, Infinity Black Widow.
Картриджи с низкой податливостью 9-12 при измерении на 10 Hz хорошо играют только на тяжелых тонармах с эффективной массой 18-30 гр.
Примеры низкоподатливых картриджей: Denon DL 103, Ikeda, Koetsu, Ortofon SPU, Fidelity Research Fr1.
Примеры тяжелых тонармов: Fidelity Research FR64, SAEC 407, ORTOFON RMG 309, SME M2R12.
Примеры картриджей со средней податливостью: Lyra, Audio Technica AT33, Denon DL 301, Benz Micro, Sony XL 88.
Примеры тонармов со средней эффективной массой: Tri Planar, VPI, Micro Seiki, SME 3009, SME 309, SME V.
Незначительный на первый взгляд нюанс – масса картриджа в сборе с винтами и проводами – составляет каверзу, из-за которой пластинки часто не звучат на 100% даже у тех, кто относится к сочетаемости тонармов и картриджей серьезно. Я несколько лет слушал податливый картридж ADC XLM на легком тонарме Mayware Formula IV в полной уверенности, что это идеальное сочетание. Но проверив компоненты на весах, убедился, что мой картридж с первого дня был перегружен на 1.5 грамма, что для комплианса 30 оказалось значимым. ВИНТЫ! Суммарная масса металлических винтов составляла 1.5 грамма, и поменяв их на пластмассовые винты суммарной массой 0.2 гр, я облегчил картридж на 1.3 грамма, получив заметную прибавку в детализации, отдаче по ВЧ и общей разборчивости.
Для того, чтобы продемонстрировать разницу, которую вносят всего 5-6 граммов, я сделал несколько тестов :
Установим картридж Ortofon MC 30 на тонарм Tri-Planar с эффективной массой 13 граммов. Комплианс картриджа 16 на 10 Hz. Масса картриджа с винтами 11 граммов. Подставляем 13 граммов в окошко эффективной массы калькулятора и смотрим таблицу: для комплианса 16 значение 11 граммов находится с зеленой зоне. Картридж играет хорошо.
Теперь установим тот же картридж на тонарм SAEC WE 308 с эффективной массой 20 граммов. Пытаясь облегчить задачу картриджу, я поставлю самый легкий шелл, возьму самые легкие коммутационные провода (lead wire) и пластмассовые крепежные винты суммарным весом 0.3 грамма. Маломерные весы показывают, что общий вес сборки картридж/проводка/крепеж получился 12 граммов. Смотрим таблицу.
Ortofon MC 30 на тонарме Tri Planar с эффективной массой 11 гр.
В чем была проблема у Micro DDX-1000, про которую шла речь в начале статьи? На вертушке был установлен тяжелый тонарм SAEC WE 407 и картридж Denon DL 301, который, к слову, заметно лучше Denon DL 103.
Надеюсь, эта статья прояснила для вас, что такое сочетаемость тонармов и картриджей и научила пользоваться калькулятором резонансов. Более точно можно узнать резонансную частоту, настраивая КАРТРИДЖ ПО КОМПЬЮТЕРУ. Кстати, на значение резонансной частоты влияет даже степень затяжки крепежных винтов. Никогда не затягивайте их со всей силой, но и не оставляйте разболтанными.
С более высокими бюджетами можно разгуляться серьезнее, поэтому приглашаю вас прочесть статью ОБЗОР ТОПОВЫХ ФОНОКАРТРИДЖЕЙ.
Чтобы лучшим образом воспроизводить большую фонотеку с разными типами пластинок имеет смысл оснастить проигрыватель двумя разными тонармами с разными картриджами. Подробнее об этом в статье МАСТЕРИНГ ПЛАСТИНКИ И ДВА ТОНАРМА.
Послушать идеально настроенный виниловый тракт вы всегда можете у меня в мастерской или в нашем шоу-руме Huge Sound.
Эффективная масса тонарма?
Эффективная масса тонарма
Из школьного курса физики известно, что любое тело обладает инерцией, т.е. свойством сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Если же приложить к такому физическому телу внешнее усилие, то оно будет сопротивляться изменению своего состояния, причем тем сильнее, чем больше его масса. Если же речь идет о вращающемся объекте это называется моментом инерции и в таком случае влияние оказывает не только масса объекта, но и характер расположения этой массы относительно точки вращения. Применительно к тонарму это означает, что любые его части расположенные дальше от оси поворота значительно сильнее увеличивают момент инерции тонарма, чем детали, расположенные близко к оси поворота (например, противовес). Иными словами для снижения момента инерции тяжелые части тонарма должны располагаться как можно ближе к его оси поворота.
Эффективная масса (effective mass) тонарма характеризует момент инерции тонарма и отражает сумму масс всех подвижных частей тонарма с учетом их расположения относительно оси вращения. Поэтому важно не путать эффективную массу тонарма с его общей массой.
Тонарм с головкой звукоснимателя и ее подвижная система образуют вместе механическую колебательную систему с определенным резонансом. С одной стороны, на нее воздействуют сверхнизкочастотные источники колебаний, такие как эксцентриситет и коробление пластинки, вибрации подшипника диска, колебания пола и стен и т.п. Частота этих воздействий лежит в области ниже 7-8 Гц. С другой стороны канавка пластинки через иглу «пытается раскачать» тонарм со звуковой частотой от 20 Гц и выше.
Частота резонанса тонарма и звукоснимателя зависит от эффективной массы тонарма и гибкости подвижной системы головки. Полностью избежать резонанса невозможно, но правильный подбор этих параметров позволяет расположить его в узком промежутке от 8 до 20 Гц. Приведенная ниже номограмма позволяет примерно оценить степень соответствия параметров.
Следует учитывать, что общая эффективная масса это эффективная масса тонарма с установленной головкой звукоснимателя. Рассчитать общую эффективную массу нетрудно, воспользовавшись следующим примером:
допустим, что тонарм имеет эффективную массу 10 г, расстояние от оси поворота тонарма до центра тяжести головки 230мм, а масса головки 8 г, тогда общая эффективная масса = 10 +(8 х 0,23) = 11,84 г.
При конструировании тонарма разработчикам приходится находить непростой компромисс. Чтобы тонарм не оказывал влияния на колебания иглы при воспроизведении записи, т.е. вел себя абсолютно пассивно, его эффективная масса должна быть как можно большей по сравнению с массой подвижной системы звукоснимателя, а гибкость подвижной системы должна быть максимальной, в идеальном случае бесконечной. Если гибкость подвижной системы недостаточна, резонансная частота системы может оказаться выше нижней граничной частоты записи, т.е. 20 Гц. Это приведет к резкому снижению отдачи на частотах, ниже резонансной (иными словами к потере баса), т.к. модулированная канавка раскачивает тонарм вместе с иглой как единое целое. Кроме этого возрастают нелинейные искажения, деформации канавки пластинки и помехи от посторонних механических вибраций с частотой, близкой к резонансной. Однако одновременно необходимо обеспечить нечувствительность подвижной системы к внешним паразитным силам, а это возможно только при ограниченной массе тонарма. В ином случае при толчках и под воздействием сил, вызванных короблением и биениями пластинки, тонарм не будет успевать следовать в такт за инфранизкими колебаниями подвижной системы, в результате контакт иглы со стенками канавки будет ненадежным, а в тракт усиления попадут сгенерированные инфранизкочастотные помехи.
Какая лучше эффективная масса тонарма?
Понял что условно тонармы делят на четыре группы от тяжелых до сверхлегких. Но вот так и не понял в чем преимущества и недостатки той или иной весовой категории.
Ответы
Нет простого и понятного ответа на этот вопрос. Нужно влезать в теорию на уровне минимум разработчика. И разбирать кучу нюансов.
Мне начинает казаться, что логики тут нет, и фрагментация техники по этим параметрам обусловлена чисто историей, плюс экзотическими решениями, например длинных легких палок просто не может быть, вот как-то так.
Хорошо. Допустим мы соблюдаем правило: легкий тонарм — податливая голова, тяжелый — жесткая. Тогда может быть есть какие-то преимущества/недостатки именно в по этому параметру, по податливости?
купи тестовую пластинку и замеряй резонансную частоту. на сайте ортофона говорится что рез. частота должна быть 7-12 гц.
я могу и посчитать РЧ, у меня палка снимается для взвешивания например легко, а могу тупо демпфер врубить и забить на резонансы, в этом проблемы нет
Вопрос в другом, в чем преимущества и недостатки легких или даже сверхлёгких над тяжелыми тонармами, или связанной с этим податливостью подвесов?
Я как-то восстанавливал подвес иглы и немного «перестарался», подвижность сильно повысилась. Вот тут мне стало понятно, что в этой конкретной ситуации у тонарма масса больше чем нужно. Поэтому нужна гармония.
физический вес палки и эф. масса тонарма это совсем не одно и то же.
в чем преимущества и недостатки легких или даже сверхлёгких над тяжелыми тонармами, или связанной с этим податливостью подвесов?
все должно соответствовать друг другу. а чо по чем, не знаю. знаю что все должно быть правильно. заливай жижу и не парься. в мануале к пионеру можно ставить любые головы на палки. это наверное больше для кривых пластинок
И по поводу эффективной массы тонарма более менее ясно, этот параметр учитывает смещение центра масс палки. Вот я включаю демпфер — он увеличивает эффективную массу одновременно подавляя резонансы, отключил — освободил и облегчил палку. Хотелось бы осознанности в этом деле.
ЗЫ есть ограничения по рекомендованной массе голов для прямой и гнутой палки.
вот так. купишь себе раритетный вертак, и даже поговорить будет не о чем, молчи и слушай.
Риски я думаю — погружение успокоителя в ванночку, чем больше, тем выше демпфирование и некий виртуальный эффективный вес тонарма
Хотя да, это все неточно, ведь есть технические традиции, которые заставляют разрабатывать как головы для старых проигрывателей, так и тонарм для старых голов.
Податливость 10-15 по и прижиме 2 это вот как бы среднее значение при существующих технологиях.
Только авторизованные пользователи могут отвечать на вопросы, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Выбираем звукосниматель для проигрывателя винила
Задачей картриджа проигрывателя винила является преобразование механических колебаний этой иглы в электрический сигнал. В дальнейшем, пройдя несколько стадий усиления и преобразования, именно он превратится в звук из колонок. Поэтому к выбору звукоснимателя нужно подойти очень внимательно.
Сохранить и прочитать потом —
Тип звукоснимателя
По принципу действия звукосниматели подразделяются на MM (с движущимся магнитом) и MC (с движущейся катушкой). Первые обеспечивают сигнал более высокого уровня, имеют сравнительно скромную стоимость и блок иглы в них, как правило, можно менять. Зато вторые в силу конструктивных особенностях лучше звучат, за что и ценятся аудиофилами. При выборе картриджа нужно учитывать, что MM и MC-модели требуют различных фонокорректоров по коэффициенту усиления и нагрузочным характеристикам. Поэтому нужно определить подходящий для вашей системы тип, в зависимости от имевшегося в системе фонокорректора. Можем сразу подсказать, что для проигрывателей винила начального и среднего уровня предпочтительными будут MM-звукосниматели. Так, одной из самых удачных моделей головок данного типа с очень выгодным соотношением качества и цены является Ortofon 2M-Red.
Отдельно стоит упомянуть звукосниматели MC-типа, которые в силу специальных конструктивных решений развивают выходной сигнал, близкий по уровню к ММ-головкам. Хорошим примером такой модели является картридж Sumiko Blue Point Special EVO III H. Однако надо учесть, что при формальной поддержке стандартного для ММ входного импеданса фонокорректора 47 кОм, электрические характеристики (внутренний импеданс и выходное напряжение) подобных моделей немного отличаются от MM-головок. Поэтому такие картриджи желательно использовать с фонокорректорами, позволяющими экспериментировать с настройками входного импеданса.
На игле
Следующей важной характеристикой, влияющей на выбор картриджа, является тип заточки иглы. Чем меньше ее радиус (и меньше соответствующее пятно контакта), тем точнее игла будет считывать звуковую дорожку виниловой пластинки. Однако и механическая нагрузка слишком «острой» иглы на канавку пластинки будет высокий, так что здесь необходимо соблюдать определенный компромисс. Самыми популярными на сегодня являются сферическая и эллиптическая заточки. Эллиптическая имеет меньшее пятно контакта со звуковой дорожкой при разумном давлении, поэтому считывает ее модуляции точнее, чем сферическая. Особенно это проявляется на высоких частотах, диапазон которых у звукоснимателей с эллиптическими иглами шире. Эллиптическую заточку, например, имеет игла в звукоснимателе Audio-Technica AT-F7.
Существуют и более экзотические типы заточки игл, встречающиеся в дорогих моделях звукоснимателей. Однако для большинства меломанов оптимальным выбором могут стать картриджи именно с эллиптическими иглами.
Удержать и направить
Алмазную иглу удерживает специальный миниатюрный рычажок, называемый кантилевером. Его задача – как можно точнее передать механические колебания с той стороны, где расположена игла, на противоположную, где находятся магниты (в MM-головках), или катушки (в MC). Отсюда следует, что кантилевер должен быть как можно более легким и в то же время жестким, чтобы работать точно, и в то же время не создавать паразитных вибраций. На это влияет материал, размер и форма данного элемента картриджа. Обычно в качественных головках кантилевер представляет собой алюминиевую трубочку, однако в моделях высокого класса он может быть изготовленным из бора, карбона или каких-нибудь металлических сплавов.
С иглой связана еще одна хитрость. Иногда в названии модели картриджа рядом с обозначением типа заточки может стоять еще одно слово – Nude. Оно означает, что игла полностью выполнена из цельного алмаза и закреплена на кончике кантилевера (на рисунке вариант a). Альтернативным решением является использование металлического стержня с алмазным наконечником (вариант b), что позволяет сэкономить на размерах последнего и сделать картридж дешевле. Однако с точки зрения качества звука иглы Nude предпочтительнее, так как менее склонны к возникновению паразитных резонансов. Игла такого типа установлена, например, в MC-звукоснимателе Ortofon Cadenza Red, который ценится среди меломанов за точный и сбалансированный звук.
Тонармы бывают разные
По способу монтажа к тонарму звукосниматели можно разделить на два основных типа. Самым популярным является крепление картриджа к держателю (шеллу) тонарма с помощью двух винтов. Расстояние между отверстиями на шелле и корпусе звукоснимателя стандартизовано, и составляет полдюйма. Есть также картриджи, которые стыкуются к торцевой части тонарма, если последний поддерживает именно этот тип подключения. Эти картриджи могут быть или уже установлены на шелл (P-Mount), или иметь конструкцию, аналогичную моделям Ortofon серии SPU.
Законы механики
Важным механическим параметром звукоснимателя, на который нужно обращать внимание – трекинг. Он показывает, с какой максимальной амплитудой может перемещаться игла в дорожке пластинки до того, как в звуке появятся искажения. Эта величина измеряется в микрометрах (мкм), и чем она больше, тем лучше.
Для определения совместимости картриджа и тонарма необходимо обратить внимание на два параметра. Первый называется податливость и измеряется как соотношение микрометр на микроньютон (мкм/мН) либо см/дин х 10-6. Оптимальная податливость картриджа для проигрывателя зависит от эффективной массы установленного на нем тонарма (см. таблицу).
Иными словами более жесткие (с малой податливостью) картриджи нуждаются в тяжелых тонармах и наоборот. При невыполнении этого требования в звуке появятся искажения, вызванные резонансами. Самые любознательные могут вычислить резонансную частоту своей системы:
F = 159/√((Mэф + Mг + Mк ) * С), где:
Mэф — эффективная масса тонарма в граммах (см. спецификацию производителя);
Mг — масса головки в граммах (см. спецификацию производителя);
Mк — масса крепежа, примерно 0,5 г, но можно взвесить самостоятельно;
С — податливость кантилевера в см/дин х 10-6 (см. спецификацию производителя).
Желательно, чтобы резонансная частота оказалась в области инфразвука, но не слишком низко, около 10 — 14 Гц, иначе у коробленых пластинок будет страдать устойчивость иглы в канавке. В то же время следует избегать резонанса системы на более высоких частотах, поскольку на 20 Гц официально начинается рабочая область фонограммы.
Вторым параметром, влияющим на совместимость картриджа с тонармом, является вес. Он должен попадать в диапазон регулировки противовеса, иначе тонарм не удастся сбалансировать. И, разумеется, при настройке проигрывателя необходимо убедиться в том, что установленная прижимная сила для головки совпадает с рекомендованной изготовителем.