Импеданс наушников или что же все-таки показывает YR1035?

Хотел написать дополнение к предыдущему обзору по наушникам, а получился самостоятельный небольшой обзор. Про измерение импеданса. И не только наушников.

В конце предыдущего обзора была сделана попытка определения ширины частотного диапазона слышимости ушами синусоидальных колебаний в интервале 20...20000 Гц вот этих подопытных

Главным недостатком этого метода является то, что разные наушники не одинаковы по громкости, причем возможна частотная зависимость. Наушники могут обладать разной чувствительностью, в том числе и на краях частотного диапазона. По поводу чувствительности — нужно снимать АЧХ. А по поводу импеданса, который тоже влияет на громкость воспроизведения данной частоты, есть мнение, что для наушников динамического типа (а на верхней картинке все такие) эта величина относительно постоянна в широком частотном интервале. В отличии от арматурных. И хотя по ГОСТ 28728-89 (IEC 60268-7) в качестве «правильной» частоты, на которой производятся основные измерения, назначена 500 Гц, в принципе возможен замер и на 1000 Гц. А что у нас меряет импеданс на 1000 Гц? Да всяко-разные импедансметры, разработанные для ХИТ. В том числе и ставшие популярными китайчата YR1030/1035.
Принципиальная схема наушников проста как трусы. Гарнитуры — ненамного сложнее.

Куда цеплять зажимы Кельвина тоже понятно. Извиняюсь за банальщину (в комментариях иногда говорят, что я слишком непонятно объясняю):

Замеры:
✅ импеданса левого канала IR(@1kHz)-L: цепляемся за контакты 1 и 3
✅ импеданса правого канала IR(@1kHz)-R: цепляемся за контакты 2 и 3
✅ импеданса 2-х каналов вместе IR(@1kHz)-LR цепляемся за контакты 1 и 2

2. YR1035 — замеры на наушниках/гарнитурах и (как ни странно) на конденсаторах

Зажимы на одном контакте. После установки нуля, систематическая погрешность измерения IR(@1kHz) составляет 0.01 мОм. Случайная — тоже ничтожно мала даже на малых сопротивлениях — см. обзор YR1035.

Замеры по каналам


Сводная таблица

Посмотрите сумму IR(@1kHz)-L плюс IR(@1kHz)-R и сравните ее с IR(@1kHz)-LR.
Первое всегда больше второго на 1-4 Ом. Почему?
[Ситуацию с 9 Ω разности для Rockspace Zircon пока оставим за кадром — там три тупые скрутки]
Надеюсь, среди читателей найдется немалое количество (больше 10 человек), которые засмеются и воскликнут: «Элементарно, Ватсон! Электрический импеданс — величина комплексная и векторная по определению! Сложение двух векторов — по правилу параллелограмма...»
Автор радостно потирает руки. Ведь признания именного этого факта он и хотел добиться от знатоков начального курса электротехники любого технического вуза. Ибо отсюда практически неминуемо следует, что приборчик YR1035 показывает на экранчике величину модуля полного импеданса Z, а не какой-либо его части. К примеру, активной (или действительной) Re(Z) — что в миру именуется аки «омическое сопротивление». Если бы он показывал Re(Z), то выполнялось бы равенство
IR(@1kHz)-L + IR(@1kHz)-R = IR(@1kHz)-LR
в пределах ошибки эксперимента. А экспериментальная ошибка там составляет не 1-4 Ом, а как минимум на порядок меньше. А то и на два.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Дополнительные экспериментальные доказательства.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Более года назад автор проводил опыты с электролитическими конденсаторами.
Первоначально компания испытуемых выглядела вот как:

Потом туда еще было добавлено еще несколько конденсаторов, а оранжевый квадратный — выброшен (показания плыли на глазах).
Идея была в том, что ежели конденсатор в нулевом приближении представить как идеальную емкость, то мнимая часть его импеданса считается по элементарной формуле

Реактивное сопротивление и мнимая часть импеданса Im(Z) — это синонимы.
Емкость измерялась на 3 домашних мультиметрах и импедансметре YR1035.

Показания Флюка были признаны наиболее адекватными, т.к. они или попадали в промежуток между показаниями Холдпика и Аннега, или совпадали с одним из них. Поэтому величина С принималась равной той, которую определялась Флюком.
Что получено:

И здесь опять показания YR1035 ВСЕГДА ЯВНО БОЛЬШЕ того, что определяют все мультиметры. То есть, Im(Z) + что-то еще в довесок. Этим довеском является Re(Z) — больше вариантов вроде как нет.

Все эти факты свидетельствует о том, что на экранах YR1035/1030 мы видим ничто иное как величину модуля полного импеданса участка цепи.

3. Обсуждение результатов

Собственно, обсуждение будет кратким и сведется к ответу на один ГЛАВНЫЙ вопрос.
YR1035/1030 показывают полный импеданс. Хорошо это или плохо? «Правильно» или «неправильно»?

Аудиозаморочки

Откройте ГОСТ 28728-89.
И найдите хотя бы одно место, где речь идет об измерении сдвига фаз синусоиды тока относительно синусоиды напряжения. А именно величина этого сдвига определяет значение мнимой часть импеданса Im(Z). Отсюда следует, что там определяется только действительная компонента Re(Z) и ни о каком «полном» импедансе речи не идет.

Импеданс ХИТ
Тут вообще все просто и предельно ясно. Открываем любой ГОСТ по химическим источникам тока и читаем:

Где тут про сдвиг? Тупое деление одного root mean square (среднеквадратичного значения) на другое среднеквадратичное значение. А это расчет Re(Z), без вариантов… Занавес.

4. Про импеданс. Напоминалка для тех, кто знал, но подзабыл

Вспомним закон Ома для участка цепи, в которой протекает постоянный ток:
I=U/R, где I=const, U=const
или R=U/I.
Если на образец наложено переменное напряжение U*, через него потечет переменный ток I*. Причем в общем случае ток может быть сдвинут по фазе относительно напряжения на угол φ.
Импеданс (комплексное сопротивление) определяется как Z= U*/I*. Формальная аналогия, однако.
В реальности имеем нечто такое:

Импеданс (комплексное сопротивление) Z определяется как Z=Z’+iZ’’, где Z’ – активная (действительная), а Z” – реактивная (мнимая) составляющие полного импеданса. В координатах Re(Z) — Im(Z) все это выглядит следующим образом:

Итак:
а) Z’ активная (действительная) часть – это ни что иное как «обычное» омическое сопротивление;
б) Z’’ реактивная (мнимая) составляющие полного импеданса характеризует сдвиг по фазе синусоиды тока относительно синусоиды напряжения.

5. Заключение

1) Перемудрили китайцы с приборчиками YR1030/1035. Не вяжутся измерения полного импеданса ни с одним ГОСТом. А ведь просто Re(Z) измерить куда проще, чем еще дополнительно учитывать сдвиг по фазе синусоид тока и напряжения.
2) Но самой бесполезной штуковине всегда найдется свое применение. Посмотрите в первой табличке Rockspace Zircon. Мне кажется, там все свидетельствует, что сращивание родного провода с донорским (на конце джек, из-за него и весь сыр-бор) прошло, мягко говоря, не очень удачно.;) В качестве оправдания: 2 часа ночи, сильно хотелось спать и долго не получалось…
Кстати, в этой же табличке есть еще одни наушники (или гарнитура) со срощенным проводом. Врядли вы сможете определить по табличке что это. Там получилось весьма аккуратно.

Успехов.
С наступающими праздниками.