Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема 9.7. Двухполосные громкоговорители




Характеристика направленности

Нелинейные искажения

Нелинейные искажения рупорных громкоговорителей, так же как и громкоговорителей прямого излучения, вызываются неоднородностью магнитного поля в зазоре магнитной цепи и нелинейностью воротника. Однако вследствие того, что амплитуда колебаний подвижной системы рупорных громкоговорителей значительно уменьшена (из-за увеличения сопротивления излучения), величина искажений, возникающих из-за.названных причин, незначительна. Причинами нелинейных искажений, вносимых рупорными громкоговорителями, являются увеличение скорости распространения сжатий в звуковой волне при значительном увеличении звукового давления в горле рупора и нелинейная упругость воздуха в предрупорной камере.

Для уменьшения искажений, связанных с увеличением звукового давления в горле рупора, площадь горла рупора выбирается таким образом, чтобы на 1 Вт акустической мощности приходилась площадь входного отверстия в 1 см2.

Нелинейная упругость воздуха в предрупорной камере приводит к возникновению модуляционных искажений, вследствие чего сокращается полоса частот, в которой громкоговоритель работает неискаженно. Величина искажений возрастает при увеличении воспроизводимой мощности.

Направленность излучения рупорных громкоговорителей на нижних частотах возрастает, так как излучателем звука в окружающее пространство является устье рупора, размеры которого достаточно велики. Однако на верхних частотах характеристика направленности еще более вытягивается. Следовательно, у рупорных громкоговорителей, так же как у диффузорных, происходит изменение свойств направленности при повышении частоты, правда в меньшей степени.

Для того чтобы расширить характеристику направленности На верхних частотах, применяют экспоненциальные рупоры цилиндрического фронта волны. У такого рупора горизонтальное сечение является коническим, а вертикальное изменяется по экспоненте, поэтому по экспоненциальному закону изменяется не плоское, а сферическое сечение рупора. Рупор формирует цилиндрическую волну, и характеристика направленности изменяется на верхних частотах незначительно. Достоинством такого рупора является его малая стоимость по сравнению с применявшимися до него конструкциями (секционированный рупор, рупор с акустической линзой). Рупор изготовляют литым.

 

При конструировании громкоговорителей учитывают следующие требования: необходимо расширять полосу воспроизводимых частот и одновременно снижать частотные искажения; следует увеличивать диапазон передаваемых мощностей при малых нелинейных искажениях; диаграмма направленности должна быть стабильной и не зависеть от частоты колебаний, необходимо повышать КПД громкоговорителя. Для передвижной аппаратуры учитываются также вес и размеры громкоговорителя.

Анализ показывает, что невозможно выполнить диффузорный или рупорный громкоговоритель, который отвечал бы всем перечисленным требованиям. Особенно сложно совместить в одной конструкции требования о необходимости расширения полосы преобразуемых частот и диапазона воспроизводимых мощностей.

Для того чтобы диффузорный громкоговоритель воспроизводил большие мощности, необходимо увеличить размеры диффузора, с тем, чтобы повысить сопротивление излучения. Для прочности диффузора больших размеров следует увеличить его толщину. Звуковая катушка должна быть намотана проводом большого сечения. В результате возрастет масса подвижной системы. Для нижних частот, на которые приходятся наиболее мощные звуки, увеличение массы возможно, так как акустическая мощность от массы подвижной системы не зависит. Кроме того, за счет увеличения массы снижается резонансная частота подвижной системы и расширяется полоса воспроизводимых нижних частот.

Однако верхние частоты такой диффузорный громкоговоритель не воспроизводит, так как в поле плоской волны сопротивление излучения постоянно и акустическая мощность при возрастании массы подвижной системы уменьшается.

Для рупорных громкоговорителей увеличение мощности приводит к увеличению амплитуды колебания диафрагмы. Диафрагма колеблется в ограниченном объеме — в предрупорной камере, и при увеличении амплитуды колебания высоту предрупорной камеры следует увеличивать. Это приведет к увеличению объема воздуха в камере, от которого зависит упругость воздушного промежутка. На нижних частотах длина волны велика; упругое сопротивление воздуха в предрупорной камере таково, что воздух практически несжимаем, поэтому происходит акустическая трансформация. С повышением частоты упругое сопротивление воздуха в предрупорной камере уменьшается, и для того чтобы происходила акустическая трансформация, высоту предрупорной камеры следует уменьшить.

Увеличение акустической мощности в нормальных рупорных громкоговорителях увеличивает звуковое давление в горле рупора, что приводит к значительным нелинейным искажениям. Для уменьшения искажений следует увеличивать площадь горла рупора, в результате чего снижается коэффициент акустической трансформации.

Как известно, акустическая трансформация применяется для того, чтобы колебания подвижной системы рупорного громкоговорителя управлялись сопротивлением излучения. За счет трансформации сопротивление излучения увеличивается по сравнению с инерциальным сопротивлением подвижной системы. На нижних частотах инерциальное сопротивление мало и поэтому даже при увеличении площади горла сопротивление излучения значительно превышает инерциальное сопротивление подвижной системы. На верхних же частотах инерциальное сопротивление возрастает и сохранение необходимого соотношения между сопротивлением излучения и инерциальным сопротивлением возможно лишь при увеличении коэффициента трансформации, что достигается уменьшением площади горла рупора. На верхних частотах воспроизводимые мощности относительно малы, уменьшается амплитуда колебаний, и уменьшение высоты предрупорной камеры и площади горла рупора не только необходимо, но и допустимо.

Приведенные рассуждения относительно особенностей конструкции диффузорных и рупорных громкоговорителей свидетельствуют о несовместимости требований высококачественного воспроизведения верхних и нижних частот. В современных мощных звуковоспроизводящих комплектах применяют громкоговорящие агрегаты двух-полосные или трехполосные громкоговорители).

Двухполосный агрегат состоит из двух громкоговорителей: низкочастотного и высокочастотного. Это название условно, так как оба громкоговорителя воспроизводят частично область средних частот. Низкочастотный громкоговоритель рассчитывается на воспроизведение полосы частот от нижней граничной частоты до частоты разделения. Высокочастотный громкоговоритель должен работать в диапазоне частот от частоты разделения до верхней граничной частоты. Граничные частоты должны соответствовать рабочему диапазону частот тракта звукопередачи. При выборе частоты разделения исходят из того, что средние мощности низкочастотного и высокочастотного диапазонов должны быть примерно равны. Это упрощает конструктивный расчет громкоговорителя. Кроме того, незаметно на слух раздельное звучание головок низкочастотного и высокочастотного громкоговорителей.

Другое соображение при выборе частоты разделения заключается в том, что граничные частоты каждого из диапазонов не должны значительно отличаться друг от друга из-за возрастания модуляционных искажений. Напомним, что они возникают у диффузорных громкоговорителей из-за неравномерности распределения индукции в зазоре магнитной цепи. У рупорных же громкоговорителей причиной модуляционных искажений является нелинейность предрупорной камеры.

В аппаратуре «Звук» частота разделения составляет для всех комплектов 1200 Гц, «Звук-Т» — 1600 ~ 1800 Гц, а в трехполосном громкоговорителе — 350 и 1600 Гц.

Для воспроизведения нижних частот применяют диффузорные головки, которые размещают в фазоинверторе или в низкочастотном рупоре, являющемся сочетанием направляющего рупора с фазоинвертором. Низкочастотные головки отличаются от широкополосных диффузорных головок увеличенными размерами как подвижной, так и магнитной систем. Это связано с необходимостью воспроизводить большие мощности.

В качестве высокочастотных громкоговорителей используются рупорные громкоговорители, важнейшим достоинством которых в данном случае является малая масса подвижной системы и возможность увеличения мощности за счет повышения коэффициента акустической трансформации.

В настоящее время в кинотеатральной

аппаратуре однополосные громкоговорители применяют в некоторых комплектах переносного типа, в контрольных громкоговорителях, в фойе. В большинстве комплектов громкоговорители, используемые в залах, являются двух- или трехполосными.

 

Тема 9.8. Разделительные фильтры

 

При использовании двухполосных громкоговорителей возникает необходимость осуществлять разделение частот, с тем, чтобы к каждому громкоговорителю подводилась расчетная полоса частот. Невыполнение этого требования может привести к возрастанию частотных и нелинейных искажений и даже к механическому повреждению высокочастотной головки. Анализ звуковых сигналов по спектру составляющих частот показывает, что наибольший уровень мощности приходится на нижние частоты (для большого симфонического оркестра — на диапазон 250—500 Гц); уровни мощности в области нижних частот на 3—6 дБ выше, чем в области верхних частот. Поэтому подведение мощных сигналов низкой частоты к высокочастотному громкоговорителю может привести не только к увеличению нелинейных искажений, но и к повреждению подвижной системы громкоговорителя.

Для низкочастотного громкоговорителя сигналы верхних частот не представляют опасности, но из-за большой массы подвижной системы акустическая мощность низкочастотной головки на верхних частотах резко уменьшается. Следствием этого являются значительные потери электрической мощности, снижение КПД на верхних частотах, частотные искажения.

В зависимости от числа элементов (индуктивностей и емкостей), включенных в данный канал фильтра, схемы фильтров можно подразделить на одноэлементные, двухэлементные и трехэлементные. Кроме того, фильтры могут быть последовательными и параллельными, что определяется способом подключения каналов фильтра по отношению к его входным зажимам (выходу усилителя).

В схемах одноэлементных разделительных фильтров низкочастотный громкоговоритель включается последовательно с индуктивностью или параллельно конденсатору, что уменьшает проходящий через него ток высоких частот. Для защиты высокочастотного громкоговорителя от сигналов низких частот в схемах одноэлементных фильтров включается последовательно «ним конденсатор или — параллельно — катушка индуктивности (рис. 76).

В более сложных фильтрах применяют двойную защиту каждого канала от сигналов посторонних для данного диапазона частот. Рассчитывается фильтр так, чтобы сопротивление на входных зажимах его оставалось неизменным. В разделительных фильтрах не применяют катушки с ферромагнитными сердечниками, так как применение сердечников приводит к возрастанию частотных искажений из-за дополнительных потерь энергии. Качество фильтрации оценивается частотными характеристиками фильтра, т. е. графиком зависимости уровня мощности на выходе фильтра от частоты (рис. 77). Характеристики снимаются на выходе обоих каналов фильтра. Обе характеристики пересекаются на частоте разделения, которая является граничной между рабочими диапазонами низкочастотного и выходе частотного громкоговорителей.

 

 

 

Рис.76 Схемы раздельных фильтров

 

 

Рис.77 Частотная характеристика

двухполосного громкоговорителя

 

На частоте разделения работают оба громкоговорителя, и, чтобы эта частота не подчеркивалась, необходимо к каждому громкоговорителю подвести половину мощности, развиваемой усилителем. Поэтому фильтр рассчитывается так, чтобы уровень мощности на частоте разделения лежал на 3 дБ ниже уровня мощности в рабочем диапазоне частот:

Полоса частот, прилегающих к частоте разделения, называется полосой фильтрации. Чем круче спад частотных характеристик в полосе фильтрации, тем ближе к расчетному диапазон частот, в котором работают низкочастотный и высокочастотный громкоговорители. Качество фильтра оценивается крутизной спада характеристик в полосе фильтрации, которая определяется изменением уровня мощности на выходе фильтра при изменении частоты на октаву от частоты разделения. Для простых фильтров крутизна спада составляет 4—5 дБ на октаву, а для сложных на октаву.

В кинотеатральных громкоговорителях находят применение схемы двухэлементных (параллельных и последовательных) и трехэлементных фильтров. В высокочастотном канале фильтра предусматривается регулировка уровня сигнала, для чего последовательно с ним включается резистор. Резистор предназначен для того, чтобы при регулировке менее заметно изменялось сопротивление нагрузки для высокочастотного канала фильтра.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-10; Просмотров: 1186; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.