38.Согласование характеристик в рупорном громкоговорителе

Воспользуемся понятием чувствительности громкоговорителя:

,

которую представим в виде произведения акустической, механической и электромеханической чувствительности:

.

Следует подобрать характеристики таким образом, чтобы E_гр не зависело от частоты.

Рассмотрим чувствительности φ_акиφ_эм:

φ_эм=Вl;

Мы видим, что φ_эм и φ_ак не имеют частотной зависимости, следовательно, мы должны потребовать, чтобы и φ_мех также не зависела от частоты.

Для того, чтобы φ_мех не зависела от частоты, необходимо, чтобы в общем механическом сопротивлении системы во всем рабочем диапазоне частот преобладало бы трение. Этот вывод строится на основе анализа механической характеристики

φ_мех=v/F=1/ _мех.

Независимость механического сопротивления _мех в рабочем диапазоне от частоты достигается:

1. Выбором резонансной частоты механической системы в середине рабочего диапазона:

,

где ω_н и ω_в – нижняя и верхняя частоты рабочего диапазона.

2. За счет увеличения активного сопротивления выбором соответствующего коэффициента трансформации

n=S_д/S_вх.

В области низких и средних частот можно пренебречь влиянием C_к, которое сказывается только на высоких частотах. При этом схема механической части громкоговорителя может быть упрощена:

рис.20.8

Теперь можно записать:

.

График φ_мех(ω) в логарифмическом масштабе оси частот:

п₂>п; при п= п₂ лучшее выравнивание характеристики.

Резонансная частота ω_о находится посредине между ω_ниω_в. В этом суть выбора масштаба.

39.Выравнивание характеристик путем изменения коэффициента трансформации

Рассмотрим этот вопрос, опираясь на определение акустической мощности громкоговорителя. Будем полагать, что ток возбуждения от частоты не зависит. Первоначально пренебрежем C_к. таким образом, сила F, действующая на механическую систему, не зависит от частоты (F=ВlI). Запишем мощность, которая выделяется на R'_ми:

Сначала рассмотрим зависимость, излучаемой на частоте механического резонанса ω_о от величины коэффициента трансформации п.

На частоте ω=ω_о

.

Если п«1, в знаменателе слагаемым ρ_ос_оS_дn пренебрегаем, и .

Если п»1, то пренебрегаем r, и ~1/п.

Следовательно, существует при п=п_орт. График (ω) выглядит следующим образом:

рис.20.10

Для определения зависимости (ω) проведем прямую =соnst. Рассмотрим четыре значения n: n₁,n_opt, n₂ и n₃.

Зависимость от частоты:

рис.20.11

1. n=n_opt: на частоте ω_о получим максимум излучаемой мощности .

2. n=п₁(<n_opt): на частоте ω_о мощность равна , на граничных частотах мощность также ниже, чем при n=n_opt.

Случаи 1 и 2 характеризуются сравнительно малым значением величины ρ_ос_оS_дn. Это сопротивление шунтирует емкость C_к практически не сказывается вплоть до самых высоких частот.

3. n=п₂(>n_opt): на частоте резонанса мощность равна , но в области низких частот мощность выше, чем при n=п₁, а в области высоких частот учитывают и упругость C_к, что обеспечивает подъем характеристики.

4. n=п₃: при больших значениях параметра n на высоких частотах из двух параллельных сопротивлений определяющим является сопротивление гибкости C_к. В результате между массой подвижной системы (т_∑) и гибкостью воздуха в предрупорной камере (C_к)возможен резонанс на частоте ω₁, что и обусловливает резкий подъем частотной характеристики на этой частоте.

Частоту ω₁ следует подбирать согласно условию

.

Благодаря этому резонансу можно расширить рабочий диапазон на верхних частотах. Т.к. ω₁ должна быть достаточно большой, то C_к должна быть достаточно малой, следовательно, малым должен быть объем предрупорной камеры V_к, т.к.

В связи с этим делают малую глубину предрупорной камеры (~1мм).

Реально, для выравнивания частотной характеристики выбирают коэффициент трансформации несколько большим, чем n_opt. На практике п≈15…20.