ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО КУЛЬТУРЕ И КИНЕМАТОГРАФИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

_{Кафедра акустики}

Курсовая работа

«Расчёт и проектирование кинотеатрального громкоговорителя»

Выполнил:

Алёшин Т.С.

Студент 713 гр. ФАВТ

Санкт – Петербург

2010

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………… 3

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ………………………………………… 4

1. Определение акустической мощности проектируемого громкоговорителя………………………………………………………………. 4

2. Выбор коэффициента расстройки и соотношение гибкостей……....... 5

3. Расчет объема и массы звуковой катушки…………………………….. 6

2. РАСЧЕТ ЗВУКОВОЙ КАТУШКИ…………………………………………. 8

   1. Расчет размеров и намоточных данных звуковой катушки……........ 8

   2. Расчет индуктивностей звуковой катушки и размеров каркаса……. .. 11

3. РАСЧЕТ ДИАФРАГМЫ И ПАРАМЕТРОВ ГОЛОВКИ…………………. . 14

   1. Расчет размеров и верхней граничной частоты диафрагмы…………. 14

   2. Расчет и построение характеристики направленности…………......... 16

   3. Выбор и расчет размеров головки и подвесов………………………… 19

   4. Расчет акустикомеханических параметров подвижной системы……. 20

   5. Расчет электродинамических параметров преобразователя и эффективности головки…………………………………………………………...21

4. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ…………………………………………24

   1. Выбор типа магнитной системы и исходных данных для ее расчета…24

   2. Формулы для расчета магнитных проводимостей. Уточнение проводимостей и корректирование размеров магнитной системы……………..25

5. РАСЧЕТ АКУСТИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ И АЧХ……………………..28

   1. Расчет числа головок громкоговорителя………………………………...28

   2. Расчет фазоинвертора……………………………………………………..28

   3. Расчет параметров и вводных данных для расчета АЧХ громкоговорителя………………………………………………………………….30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….36

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………………….37

ВВЕДЕНИЕ

Громкоговорителем называется электроакустическая система, осуществляющая преобразование электрических колебаний в механические и извлечение звуковых волн.

НЧ громкоговоритель воспроизводит звук в полосе с граничными частотами:

-

- .

На низких частотах допускается спад амплитудно-частотной характеристики от 3 до 12 дБ.

НЧ громкоговоритель представляет собой акустикомеханическую систему. Этот вид акустического оформления реализуется в виде ящика с отверстием в передней или задней стенке. В первом случае его называют фазоинвертором. Иногда отверстие дополняют отрезком трубы, вставленным в внутрь ящика – он выполняет роль горла резонатора. При отсутствии трубы горлом является само отверстие, объем воздуха в котором определяется толщиной стенки. Размеры горла рассчитаны так, чтобы резонансная частота была близка к нижней частоте диапазона, что позволяет за счет резонансного усиления повысить эффективность излучения звука на нижней граничной частоте.

Головкой громкоговорителя называется электромеханический преобразователь-двигатель, диафрагма которой конструктивно приспособлена для излучения звука. Головка состоит из двух частей: магнитной системы и подвижной системы.

Основным элементом магнитной системы является постоянный магнит, который может быть сделан либо в виде кольца, либо в виде усеченного конуса (керна).

В зазоре магнитной системы помещается движущийся элемент подвижной системы – звуковая катушка, представляющая собой несколько слоев тонкого изолированного провода, намотанного на цилиндрическую гильзу, изготовленную из специальной бумаги или из алюминиевой фольги.

Подвижная система состоит из конической диафрагмы, или диффузора, подклеенной к нему звуковой катушки, центрирующей шайбы и гофра. Последние два элемента выполняют роль гибкого подвеса подвижной системы.

Объединение подвижной и магнитной систем осуществляет диффузородержатель, нижняя часть которого прикрепляется к переднему фланцу магнитной системы.

ВЧ громкоговоритель воспроизводит звук в полосе с граничными частотами:

-

- .

Он выполняется в виде одного или нескольких нормальных рупорных громкоговорителей, снабженных рупорами цилиндрической волны или акустической линзой.

1. Предварительные расчеты

   0. 1.1 Определение акустической мощности проектируемого громкоговорителя

Акустическая мощность проектируемого громкоговорителя зависит от объема кинозала, для которого он предназначен. Акустическая мощность громкоговорителя в каждом канале звуковоспроизведения должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить в середине зала уровень N=90 дБ.

Определяем вместимость зала, полагая, что на каждого зрителя должен приходиться удельный объем V_уд=4.5 м³. В техническом задании задан зал на 500 мест – средний зал. Отсюда можно посчитать объем зала:

V_зл=V_уд* число мест=4.5*200=900 м³

По объему зала определяем его линейные размеры:

V_зл=l*b*h,

где l, b и h – соответственно длина, длина высота и ширина зала.

Полагая, что в зале принято наилучшее соотношение сторон:

l:b:h=3:2:1 , т.е , , так что , из этой формулы можно выразить длину зала:

Пологая, что расстояние до центра зала , громкоговоритель работает на полупространство и излучает низкочастотную сферическую волну. Тогда:

.

Следовательно, зная, что , находим I и W_ak:

0. 1.2 Выбор коэффициента расстройки и соотношения гибкостей

В области низких частот (вблизи нижней граничной частоты громкоговорителя) имеют место два резонанса:

- воздушного объема ящика – резонатора (фазоинвертора) на частоте

,

где - скорость звука, S_от и V_ящ - площадь отверстия в стенке ящика и объем ящика; h_эф – эффективная длина трубки, вставляемой в отверстие. Частота f_p выбирается равной частоте f_н. В техническом задании задан частотный диапазон воспроизведения 63-1000 Гц. Соответственно f_p=63 Гц.

• подвижной системы на частоте

,

Где и - масса и гибкость подвижной системы. Частота несколько выше . Превышение определяется коэффициентом расстройки , выбираемым по таблице 1.1 приведенной в литературе [1], в зависимости от заданной в техническом задании неравномерности частотной характеристики.

По этой же таблице выбирается предварительное значение соотношения гибкостей подвижной системы и воздуха в ящике , которое впоследствии должно быть уточнено в процессе расчета и оптимизации частотной характеристики громкоговорителя.

0. 1.3 Расчет объема и массы звуковой катушки

При расчете звуковой катушки необходимо обеспечить ее тепловую надежность и по возможности наименьшую массу, что способствует повышению отдачи громкоговорителя. Для обеспечения тепловой надежности необходимо, что бы на каждый ватт электрической мощности приходилось не меньше 1 см² охлаждающей поверхности. Под охлаждающей поверхностью понимается сумма внутренней и внешней поверхностей катушки или удвоенная площадь внешней ее поверхности . Интенсивность охлаждения зависит не только от площади, но и от толщины звуковой катушки. Поэтому при сравнительно небольших значениях электрической мощности можно использовать звуковую катушку с двумя слоями намотки, но при значениях следует принять число намоток n=1.

В техническом задание дана мощность 20 Вт, поэтому берется число слоев равное 2. Теперь можно рассчитать следующие величины:

- соотношение высоты катушки h_k с высотой зазора магнитной цепи h_з :

,

где W₀=1 Вт – опорное значение мощности

- вероятную величину удельной охлаждающей поверхности:

,

Где

• плотность тока

, где

.

Далее определяется объем провода и масса катушки:

, где

- удельное сопротивление материала провода для меди

, где

- плотность материала провода

таблица 1.1

						n
2	0.75	126	67	1.38	1.36	2	0.25	2.17