18. Согласование характеристик электродинамического громкоговорителя.
Частотной характеристикой называют зависимость осевого давления громкоговорителя от частоты при оговоренных условиях возбуждения.
Введем понятие чувствительности громкоговорителя:
,
Заметим, что
величина
пропорциональна звуковому давлению.
Запишем чувствительность громкоговорителя
в виде произведения частотных
чувствительностей:
,
где φак,
φмех,
φэм
– соответственно, акустическая,
механическая и электромеханическая
чувствительности громкоговорителя.
Любая из этих характеристик может быть зависящей от частоты, но важно, чтобы их произведение не зависело от частоты в заданном диапазоне частот.
Электромеханическая чувствительность φэм представляет собой коэффициент электромеханической трансформации и не зависит о частоты:
Акустическая чувствительность φак зависит от сопротивления излучения Rми, т.е. от конструкции преобразователя и внешнего оформления:
Эта характеристика зависит от частоты, т.к. коэффициент R'и зависит от частоты.
Рассмотрим в качестве излучателя поршень в закрытом ящике.
При ka‹1
,
п
ри
ka→∞
R'и=1.
Таким образом
получим 
Значение ka=2 соответствует так называемой граничной частоте, которая делит график на две части: φак~ω и φак=const.
При ka=2
,
.
Большая часть слухового диапазона лежит в области частот, где φак~ω, т.е. можно считать, что φэ-м·φак~ω (ωн - ωв - рабочий диапазон частот):
Для того, чтобы φэм·φак ·φмех=const, необходимо потребовать, чтобы φмех~1/ω.
Характеристикой φэм мы не можем управлять, т.к. способ преобразования энергии у нас уже выбран.
Характеристикой φак мы можем управлять только "двигая" величину ωгр, выбирая размеры громкоговорителя и характер внешнего оформления.
Остается управлять механической чувствительностью громкоговорителя, которая зависит от механических параметров системы.
19. Механическая чувствительность громкоговорителя и требования к выбору параметров механической системы.
Чувствительность громкоговорителя в общем виде:
,
-
акустическая мощность,
-
колебательная скорость которую развивает
диффузор,
φак акустическая, φмех механическая, φэм электромеханическая чувствительности громкоговорителя:
:
любая из этих характеристик может быть
зависящей от частоты, но важно, чтобы
их произведение не зависело от частоты
в заданном диапазоне частот.
Механическая чувствительность громкоговорителя непосредственно:
Характеристика φмех определяется отношением комплексной амплитуды колебательной скорости системы, и комплексной амплитуде силы, действующей на систему:
и равна
величине, обратной механическому
сопротивлению системы
.
Изобразим механическую колебательную систему громкоговорителя.
Т
.к.
при движении диффузора он не деформируется,
его можно представить в виде массы
диффузора mд
и
звуковой катушки mзк
с
коэффициентом упругости, определяется
гибкостью
гофра (воротника) Сг
и
центрирующей шайбы Сцш.
Техническая, математическая, и механическая схемы громкоговорителя:
В окончательном виде электромеханическая схема:
;
;
.
–
сопротивление
трения,
– сопротивление излучения.
Механическое
сопротивление:
.
Отсюда
Требования к выбору параметров механической системы:
Построим
график этой
зависимости:
– частота
механического резонанса.
Для
расширения частотного диапазона понижаем
частоту резонанса
с помощью увеличения массы
системы, и увеличивают гибкость
подвесов.
Изобразим график для всех трех чувствительностей и результирующий график чувствительности громкоговорителя:
Задавая допустимую неравномерность частотной характеристики ∆L, получим приближенно:
ωн≈ω0; ωв=(3…4)ωгр ≈ (6…8)С0/а,
где а – радиус диффузора.
Отсюда следует, что чем меньше размеры излучателя, тем выше граничная, и следовательно, верхняя частота.
Понижение частоты ω0 достигается изменением конструктивных размеров излучателя (увеличение массы и гибкости).
Верхнюю частоту рабочего диапазона ограничивают следующие обстоятельства:
1. Конечная жесткость диффузора и в результате образование на ВЧ противофазных зон включения.
2. Конусность излучающей поверхности даже при идеальном ее движении приводит к уменьшению осевого давления на ВЧ.
На высоких частотах сильно явление интерференции внутри конуса:
Чтобы не было интерференции необходимо, чтобы L≤λ ⁄2.
Конструктивный прием для расширения рабочего диапазона на верхних частотах
