40. Нелинейные искажения

Причинами возникновения нелинейных искажений являются:

1. нелинейность упругости гибкого воротника;

2. непостоянство индукции в магнитном зазоре;

3. нелинейные явления в горле рупора.

Причины 1 и 2, а также характер искажений такие же, как и в громкоговорителях открытого типа.

Основным отличием рупорного громкоговорителя является выбор резонансной частоты ω₀ в середине рабочего диапазона частот. Степень нелинейности связана с максимальной амплитудой смещения подвижной системы, из чего следует, что первые две причины менее опасны в рупорных громкоговорителях, чем в диффузорных.

Допустим, диффузор и диафрагма (в соответствующих громко-говорителях) имеют одинаковую скорость на резонансной частоте ω₀.

Пусть ω₀₁< ω₀₂; v_{т 01}= v_{т 02}.

Смещения на резонансных частотах:

x₀₁= v_{т 01}/ ω₀₁; x₀₂= v_{т 02}/ ω₀₂; x₀₂= x₀₁ ω₀₁/ ω₀₂,

т.е. максимальные смещения в рупорном громкоговорителе гораздо меньше максимальных смещений в диффузорном громкоговорителе.

Следовательно, и нелинейные искажения у рупорного громкоговорителя меньше, чем у диффузорного.

Рассмотрим нелинейные искажения в горле рупора.

Р упорные громкоговорители – это громкоговорители большой акустической мощности. Сигнал большой мощности проходит через узкое отверстие рупора (малое S_вх), поэтому в горле резко рупора резко возрастает интенсивность звука . Интенсивность настолько велики, что уже нельзя пользоваться линейными уравнениями акустики. Мы переходим в область нелинейной акустики. Нелинейными станут уравнения состояния и движения. При нелинейных явлениях в акустике гармоническая волна превращается в ударную волну:

Для количественной оценки искажений пользуются эмпирической формулой:

П о мере распространения волны в рупоре, амплитуда волны падает:

При больших интенсивностях волна сжатия распространяется быстрее, чем волна с малыми интенсивностями, а волна разряжения, наоборот - медленнее:

Нелинейные искажения на высоких частотах сказываются сильнее, чем на низких.

При слабом расширении рупора волна должна пройти путь больший, т.е. волна на большем пути испытывает влияние нелинейности среды и, наоборот, при больших β (быстро расширяющийся рупор) вол7на быстро выходит из рупора. Т.е. предпочтительнее делать короткий, быстро расширяющийся рупор.

Модуляционные искажения

Эти искажения проявляются при совместном действии высококачественных и низкочастотных сигналов, т.е. они проявляются при широкополосном сигнале.

Допустим, что к громкоговорителю подвели одновременно два гармонических сигнала. Смещения диафрагмы х_д:

х_д1=х_т1sin ω₁t ;

х_д2=х_т2sin ω₂t.

Предполагается, что ω₁ «ω₂ .

Действие низкочастотного сигнала будет приводить к тому, что в такт этому сигналу будет изменяться объем предрупорной камеры V_к:

где глубина камеры d₀ соответствует неизменному состоянию камеры.

Тогда, гибкость воздуха в камере С_к :

Само по себе изменение гибкости на низкочастотном сигнале никак не сказывается, т.е. гибкостью воздуха в камере на низких частотах мы пренебрегаем. Но мы также воздействуем на рупор и высококачественным сигналом, для которого гибкостью С_к уже пренебречь нельзя. Изменяется частота высокочастотного резонанса и становится: .

Т.о. высокочастотный сигнал оказывается модулированным в такт низкочастотному сигналу: