Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Римский-Корсаков А.В. Электро-акустика

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

12.71 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2811 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

сте с приповерхностным слоем электролита . Это движение может быть попользовано на механической стороне преобразователя . П р и обращении электрофоретического преобразователя, движение жидкости около поверхности пор увлекает ионы двойного слоя и

переносит

их

электродам, создающим

поле,

результате

чего

между электродами во внешней цепи появляется ток.

Установим теперь основные

соотношения

д л я

электрокинетиче

ского преобразователя . П р и разности потенциалов

(ері—срц)

м е ж д у

сторонами /

/ /

равновесие в

преобразователе

установится,

если

химические потенциалы ионов J по обе стороны перегородки

будут

одинаковы . Химический потенциал О- , т. е. термодинамический

по

тенциал,

отнесенный

одной

молекуле

растворителя,

является

функцией

давления

(при

постоянной

температуре),

з а р я д а

иона и

электрического

потенциала, под

которым

он

находится в

растворе:

0 ± = 9 ± \ - е ф С . Здесь V — валентность

иона, е

—

з а р я д

электрона,

Ф —

потенциал

электролита,

с —

относительная

концентрация

понов

в растворителе,

9 = 0(Т,

Р)

—

химический

потенциал

неза

ряженной

частицы,

9 і

—

то ж е , з а р я ж е н н о г о

« + »

или

«—»

иона.

Н а

стороне

/, на которой давление повысилось

на

величину

АР

по

сравнению со стороной

/ / химический

потенциал

незаряженной

частицы,

линейном

приближении,

9 = 0(Т,

Р0)

+дВ/дР-АР,

где

Р 0

—

давление

на стороне / / . Тогда

д л я з а р я ж е н н о й

частицы

на

стороне / : 9^ =

8 (Г,

Р 0 )

д 9/дР • А Р — v фт ее

и на стороне

/ / :

9^7 =

9 (Г, Р0 ) — v ф I I

e c .

Так к а к изменение концентрации ионов невелико,

то

м о ж н о

счи

тать с

одинаковым по обе

стороны

перегородки.

При

наступлении равновесия после подачи разности

потенциа

лов

с / = ф х — ф п

химические потенциалы

сравниваются

( 0 f = 9 „ ) , так

что

дВ/дР-AP=vec(<pi—фц)

=vecU.

П р о и з в о д н а я

термодинамиче

ского потенциала по давлению дает объем вещества при данной

температуре . Т а к как потенциал

отнесен к одной молекуле раство

рителя,

то

dQ/dP = v — объем

одной

молекулы

растворителя,

т а к

что после наступления равновесия, когда скорость

движения

элек

тролита

через

перегородки

х = 0 ,

получим:

AP^

Q=vecU/v

{cvFIV)U,

(3.151)

где F = eN

— число

Ф а р а д е я , N

— число Авогадро,

V=vN — о б ъ е м

граммолекулы,

c = n/N,

п — число

ионов на

граммолекулу .

Н а й д е м

теперь

ток,

текущий

через

замкнутые

накоротко

во

внешней цепи электроды, при движении электролита

со

скоро

стью х через

перегородку. Если

число ионов на

г р а м м о л е к у л у

со

с т а в л я е т

з а р я д одного

иона

ve,

то

плотность

тока,

текущего

во внешней цепи

(т. е. обратного по

знаку току

электролите),

составит:

101

j = —xnvelV = —xcvFlV.									(3.152)
Таким образом, в линейном приближении из (3.151) и (3.152)
соотношение взаимности получится в виде:
ДР/[7\|.				=—Цх\-	=M	=	cvFlV.
		'	\х=0	1 1 \|£/=0
Если площад ь пор перегородки, через которую течет ток, со
ставляет		Л о, а		рабочая п л о щ а д ь подвижных стенок-поршней						сосу
да А, то полная сила давления сГ = АоАР,								скорость движения		порш
ней хп	= хА0/А			и полный	ток через		перегородку i=jAo. Тогда			фор
мально		можн о		записать	уравнения данного				преобразователя :
										(3.153)
і	=			—AMxn+UlzisB0\
Здесь	j u	= 0	— механическое			сопротивление			преобразователя	при
отсутствии			н а п р я ж е н и я на электродах, zx=o					— электрическое сопро

тивление преобразователя при заторможенны х поршнях. Эти урав нения можн о привести к виду (3.20):

(3.154)

U = УИ1 хп + 2 - . = 0 і
где M i = z i = 0 M A ь і = й = Ьи=й +	М\\гк=й.

Аналогичным путем можн о получить уравнения дл я электро - форетического преобразователя . Н а ионы заряженног о двойного слоя в тангенциальном поле напряженности Et действует сила Ft=—qEu если поверхностная плотность з а р я д о в ионов состав ляет q. Эта сила уравновешивается вязкими силами около поверх ности пор центрального электрода:

\id2v/dy2

= —qEt,

(3.155)

LI — коэффициент

вязкости;

v — скорость

жидкости

поверхности;

у — координата,

н о р м а л ь н а я

к поверхности

поры. С другой

сторо

ны,

дл я

потенциала <р электрического поля,

создаваемого

ионами,

можн о

написать:

д2фу2

= — inq/г,

(3.156)

где іє — диэлектрическая

постоянная жидкости .

Комбинируя

(3.155)

(3.156), получим

(j, д2 v/dy2 = (є Etl4n)

д2

фу2.

Это

уравнение интегрируется:

v =

є Et

ф (у)/(4 я ц) - f Ау + В.

Так

как

скорость при

бесконечном

удалении

от

поверхности

пор

не может возрастать

до бесконечности,

то Л = 0.

В непосред-

102

ственной близости от поверхности пор, где пограничный слой ж и д кости покоится (у = 0), потенциал принимает некоторое значениеcps , тогда В=-—sEt cps /(4я|л), и на большом удалении, где <р перестает нарастать (за пределами внешнего слоя ионов двойного слоя), ско рость жидкости будет:

у 0 = є Et (фо — ф,)/(4 я р.) = є Е, Ш	я \| 4	(3.157)
(фо—фв)=£ — падение потенциала в	подвижной части	двойного

слоя именуется дзета - потенциалом . Если ввести эквивалентную

толщину	двойного слоя	й,	то (3.157)	можно записать в виде:
у 0 =	[8/(4 itd)] £ d Et/\i	=	dq Et/\i,	(3.158)
где е./(And) имеет смысл		эквивалентной емкости на толщине двой
ного слоя	на единицу поверхности.

Подсчитаем величину плотности тока, переносимого жидкостью через поры под действием разности давления, по обе стороны пе

регородки.

М о ж н о считать, что на толщине

подвижной части двой

ного слоя d

скорость

жидкости линейно

нарастает

до величины

v0.

Тогда

сила

вязкого

сопротивления

на

единицу

поверхности

пор

/ R =LU ' o / d . Переносимый

со

скоростью

Vo на

границе

слоя

з а р я д q

создает

плотность тока

на

единицу

длины

контура

поры

j =

qv0.

Таким

образом, в отсутствие тангенциального электрического поля

F='].ij/(dq),

та к что вместе с

(3.158)

это

дает:

Fj)\

= £ , М , |

= | У ( ^ ) =

4 я | г / ( в Й .

4щі/(гІ,)=М

— коэффициент

взаимности

в линейном

приближении,

выраженный через дзета - потенциал, коэффициент вязкости и ди

электрическую постоянную жидкости . Если полная					п л о щ а д ь	пор 5,
а длина их в направлении м е ж д у электродами				I ,	то полная сила
при проталкивании		жидкости f=SF,	полный	ток	i=jS/l,	полное
н а п р я ж е н и е	V=Etl,	та к что:
& / г \| и = 0	= # > o \| j r = 0 = 4 Я \| і / / ( е £ ) =		Мг.

Теперь легко получить уравнения преобразователя в форме (3.20),

такие же , как д л я	электростатического	преобразователя .
М е ж д у д в у м я	описанными типами	преобразователей имеется

существенная разница . Первый из них основан на процессах д и ф


фузии.	Полученные	д л я него	зависимости относятся к квазиравно
весным	состояниям,	которые	устанавливаются		при диффузии мед
ленно. Поэтому такой преобразователь				может	действовать только
в области очень низких инфразвуковых				частот.	Второй преобразо

ватель может функционировать и на звуковых частотах, та к как действие его основано на подвижности ионов двойного приповерх ностного слоя. Ограничение в этом случае ставится механикогидравлической частью преобразователя — инерцией жидкости в по рах. П р е о б р а з о в а т е л и этих двух типов т а к ж е существенно разли чаются по величине электрического сопротивления — у электро - форетического оно весьма велико, у электрокинетического мало .

103

Глава 4

Электроакустическая аппаратура

4.1. К Л А С С И Ф И К А Ц И Я


		Э Л Е К Т Р О А К У С Т И Ч Е С К И Х А П П А Р А Т О В
		По назначению		электроакустические			а п п а р а т ы
могут	быть классифицированы следующим образом:
1. Электроакустическая аппаратура радиовещания и телевиде
ния:	микрофоны - преобразователи			звука источников вещательной
и телепрограммы		в электрические		колебания	(модулирующие сиг
нал радиотракта)		и громкоговорители - преобразователи				электриче
ских	колебаний	низкой	частоты на выходе приемников				т р а к т а в
зЕук.	Р а д и о в е щ а т е л ь н ы е		электроакустические		аппараты		чрезвы
чайно	широко распространены, технические требования					к	ним, свя

занные с необходимостью высокого качества воспроизведения му з ы к а л ь н ы х и речевых программ, весьма высоки и специфичны; по этому естественно выделить эти аппараты в отдельную группу.

2. Электроакустическая аппаратура телефонной связи: микро фоны и головные телефоны микротелефонной трубки телефонной сети, диспетчерской телефонной связи, телефонной связи военного назначения, транспорта и т. п. Эта группа аппаратов т а к ж е имеет свои технические особенности, связанные с требованиями большой

надежности, простоты и удобства в эксплуатации, а			т а к ж е с ха
рактером сигнала (речь),	который передается	этими	а п п а р а т а м и .
3. Электроакустическая	з в у к о з а п и с ы в а ю щ а я	а п п а р а т у р а — это

аппаратура, предназначенная д л я консервации различных колеба тельных процессов, д л я хранения информации в виде колебаний широкого спектра частот и амплитуд .

Первоначально з в у к о з а п и с ы в а ю щ а я аппаратура использовалась л и ш ь в целях записи музыки и речи. В настоящее время запись ко

лебаний используется и для хранения телевизионных	сигналов,	и
д л я измерительных целей, и для счетно-вычислительной	техники,	и

вряде кибернетических устройств. Эволюция в методах записи

произошла	весьма	р а д и к а л ь н а я ,		и	наиболее употребительная		сов
ременная	запись	—	магнитная	—	не использует	специфических
электроакустических			преобразователей .
4. П р о м ы ш л е н н а я			электроакустическая а п п а р а т у р а — это				ши
рокий класс электроакустических				преобразователей,		используемых

104

в промышленных целях д л я создания вибраций и звуковых давле ний в газах, жидкостях и твердых материалах, горных породах пульпах и т. п. В основном — это а п п а р а т у р а , п р и м е н я ю щ а я с я д л я интенсификации определенных процессов химической технологии


или д л я процессов		обработки различных твердых материалов,			д л я
очистки жидкостей		и газов и т. п. В	зависимости	от х а р а к т е р а	этих
процессов	применяется аппаратура,		р а б о т а ю щ а я	в инфразвуковом,
звуковом	и ультразвуковом д и а п а з о		н а х .
5. И з м е р и т е л ь н а я и контрольная			электроакустическая аппара

тура: микрофоны-измерители звукового давления и виброметриче ская аппаратура, я в л я ю щ и е с я в а ж н о й частью семейства электро акустических приборов, которые широко используют в эксперимен

тальной технике в л а б о р а т о р и и	и д л я	контроля на	производстве,
транспорте, в оборонной технике	и т.	п. Н а з н а ч е н и е	этих прибо

ров — измерение характеристик радиовещательной, промышлен ной и другой электроакустической аппаратуры, свойств слуха, контроля качества продукции на производстве, контроля шумности машин и транспорта, измерения акустических свойств помещений, звуко- и виброизоляции строительных конструкций.

6. Гидроакустическая аппаратура, которая в связи с разви тием техники акустической подводной связи, измерения глубин мо

ря, гидролокации и шумопелеигования т а к ж е представляет		собой
специфическую группу электроакустических устройств.	Б л и з к о к
ним примыкают сейсмоакустические приборы и геофоны,	с л у ж а щ и е
д л я сейсморазведки, предупреждения обрушений в горных		выра
ботках и для наблюдения за землетрясениями .

4.2.Т Е Х Н И Ч Е С К И Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И

	Технические характеристики, которыми пользуются д л я оцен
ки соответствия данного прибора его		назначению, и требования к
этим	х а р а к т е р и с т и к а м различны д л я	к а ж д о й из	шести перечислен
ных	выше групп приборов . О д н а к о в	основном	д л я к а ж д о г о аппа
рата	они сводятся к следующим:

—диапазон рабочих частот;

—динамический диапазон;

—номинальная мощность;

—чувствительность;

—нелинейные искажения, вносимые аппаратом;

— направленность приема или излучения акустических волн

ап п а р а т о м ;

—коэффициент полезного действия (или отдачи);

—электрические п а р а м е т р ы ;

—г а б а р и т ы и эксплуатационные особенности.

Д и а п а з о н о м рабочих		частот	а п п а р а т а н а з ы в а ю т область частот
колебаний,	в пределах	которой	остальные его характеристики не
выходят з а	установленные допуски.

105/

.Динамический диапазон а п п а р а т а	определяет	разность	уровней
в д Б м е ж д у минимальным и максимальным по		амплитуде (или
эффективному значению) сигналами,	в пределах	которой	а п п а р а т

может работать, не внося в передаваемый сигнал искажений, вы ходящих за соответствующие допуски.

Н о м и н а л ь н а я мощность а п п а р а т а относится к числу характе ристик излучающих электроакустических аппаратов и определяет

максимальный	допустимый д л я данного излучателя электрический
сигнал на его	входе. Допустимость	той или иной амплитуды сиг
н а л а может определяться либо по		нагреву аппарата, либо	по ме
ханической прочности его, либо по		и с к а ж е н и я м сигнала, в	зави
симости от принятых условий.

Чувствительность а п п а р а т а тесно связана с теоретическим по нятием чувствительности преобразователя . Обычно д л я электро


акустических аппаратов - приемников используется		чувствитель
ность по напряжению, т. е. отношение электрического		н а п р я ж е н и я
на выходе приемника к действующему на него звуковому			давле
нию. При этом оговаривается, естественно, р е ж и м на		электриче
ской стороне преобразователя	(холостой ход или нагрузка на за
данное сопротивление). Кром е	того, если используется		чувстви

тельность при холостом ходе, то указывается внутреннее электри


ческое сопротивление самого приемника. Б у д е м									н а з ы в а т ь	чувст
вительностью приемника (микрофона,							гидрофона)		величину:
	£ П р =		{ит1Рт)г-т		, в / И м " 2 ,					(4.1)
т. е. отношение амплитуды н а п р я ж е н и я (Um)								на	з а ж и м а х	прием
ника	к	амплитуде		звукового		давлени я	(рт),	действующего		в точке
поля,	в	которую		помещается		приемник, при разомкнутых з а ж и м а х
приемника			(сопротивление			нагрузки	z H = o o ) .		Чувствительность
приемника			иногда		в ы р а ж а ю т	т а к ж е в	децибелах		по отношению к
чувствительности				в	1 В/дин	с м - 2 ;
	Е п р Ы Щ		= 2 0 1 g £ n p _ 2 0 .							(4.1а)

Чувствительность приемника, к а к правило, зависит of частоты. Эта

зависимость называется частотной характеристикой			чувствитель
ности приемника	(микрофона, гидрофона) и	обычно	представляет
ся в виде г р а ф и к а	.Япр [дБ] Ш> причем ш к а л а	частот	т а к ж е берется

влогарифмическом масштабе .

Ча с т о представляет интерес неравномерность'чувствительности приемника в рабочем диапазоне частот. В этом случае может быть


построен	график		величины і[£пр[Д Б] (f)—£Пр[ДБіі/о)],					т. е. разность
уровней чувствительности на частоте if и						уровня	чувствительности
при некоторой стандартной частоте f0					(для	радиовещательных			мик,-
рофонов, например, в качестве такой частоты выбирают 1000									Гц)..
ПОЛЬЗУЮТСЯ		Т а к ж е раЗНОСТЬЮ £ п р[дБ]			('/) —£пр[дБ]ср,			ГДЄ £щ>[;дБ]№ —
средний	уровень		чувствительности	в	рабочем		диапазоне частот
/ с в — п о д с ч и т ы в а е м ы й по площади,				ограничиваемой				характеристи
кой Ещ, [SBj(f)		и осью частот в рабочем			диапазоне, к а к показано на,

106

рис. 4.1. М а к с и м		а л ь н о й	неравномерностью чувствительности		в ра
бочем	д и а п а з о н е	частот	н а з ы в а ю т	наибольшие отклонения	(в д Б )
(А + )	И (Д—) ВеЛИЧИНЫ		£ щ > [ д Б ] Ш	ОТ £ п р [ д Б ] ср.
Чувствительностью излучателя				н а з ы в а ю т отношение звукового

давления рт, развиваемого излучателем в свободном поле в услов

ленном		направлении				на
некотором				условленном
•расстоянии г0 от излуча
теля,	к		амплитуде тока
гт,	питающего				излуча
тель:
Ея = РтІіт\Го,				Н/м2 /а. (4.2)
Так	как	п о т р е б л я е м а я				из
лучателем			мощность про
порциональна				его	элек-
тр и ч еско'м у				ш п р о т ивл е-
нию	(zIT)		при	неизменной			Рис. 4.1. Определение среднего уровня		чув
чувствительности,					то	д л я
							ствительности	электроакустического	аппа
•суждения			об	эффективно
							рата (£ср) и	максимальных значений не
сти .излучателя необходи							равномерности (±Диа>) УРОВНЯ ЧуВСТВИ-
мо характеристику					Еа	до	ТеЛЬНОСТИ
полнить		еще		и величиной

этого сопротивления. Иногда в качестве характеристики чувстви тельности используют отношение развиваемого излучателем звуко


вого д а в л е н и я к корню квадратному из							потребляемой		к а ж у щ е й с я
электрической мощности Еи=рт/(і2т\ги\)и2-							Т а к а я характеристи
ка	учитывает величину		электрического сопротивления						излучателя
и лучше характеризует			его эффективность.
	Точно т а к ж е ,	к а к	и д л я	акустических приемников, величина
чувствительности		излучателей		зависит от частоты и				представляет
ся в виде графика частотной				характеристики чувствительности							или
в виде г р а ф и к а неравномерности этой чувствительности									по	часто
те.	П р и использовании ф-лы			(4.2)		д л я	определения		величины
Ex(f)	следует и величину (za)				представлять в виде			графика			к а к
функцию частоты. Зависимость					Еп	и Еа	от частоты	характеризует
в а ж н е й ш и й вид линейных искажений сигнала, создаваемых										аппа
ратом, — амплитудно-частотных					искажений .
	Вторым видом	линейных		искажений			а п п а р а т а я в л я ю т с я			фазо -

частотные искажения . В идеальном случае отсутствия этих иска


жений	производная		по частоте		ду/Щ	от разности	ф а з ср		м е ж д у
входным и выходным			сигналами		на преобразователе		д о л ж н а		быть
постоянной: дср/д/ = const. Если					dy/df	зависит от частоты,		появля
ются ф а з о в ы е		(фазо-частотные)			искажения . В ряде случаев этот
вид искажений не играет существенной роли при передаче								сигнала
{например, в		радиовещании)		и,	кроме того, с улучшением			ампли
тудных	характеристик Еа и			Еи,	к а к	правило, уменьшаются			и фа -

107

зовые искажения . Поэтому в большинстве случаев отдельные тре бования к фазовой характеристике радиовещательной аппаратуры дф/df не предъявляются .

Гораздо более важной характеристикой аппарата является то, насколько точно соблюдается пропорциональность м е ж д у мгновен ными величинами сигнала на выходе и на входе. Известно, что при.

отсутствии такой точной линейной зависимости в выходном				сигна
ле	появляются составляющие	с частотами,	которых нет в	сигнале
на	входе. Существенно знать,	в какой мере	они и с к а ж а ю т	сигнал

при приеме или излучении: каковы нелинейные искажения, вноси мые преобразователем . Нелинейные искажения, в зависимости от назначения электроакустического аппарата, могут характеризо ваться различными способами. Н а и б о л е е употребительные из этих

характеристик

следующие:

— коэффициент гармоник — отношение эффективного

значе

ния гармоник,

о б р а з у ю щ и х с я

при преобразовании

синусоидально

го сигнала, к эффектпвно-

3 = з cosfyt+p)

му значению

составляю -

щей

основной

частоты

этого

сигнала;

—

коэффициент

нели

S,=Smcos(iit

нейных

искажений

— от

ношение

эф фекти В'НОГО

значения всех

'Продуктов

нелинейных

искажений к

э ф ф екти вн о'М у

з н а ч е ни ю

г)

составляющей

основной

Sff[Sm№((tit+!P)] частоты

сигнала;

Г/1

—

коэффициент

вза

имной

модуляции

— ко

SfSmcoscut

эффициент

модуляции си

нусоидального

сигнала

(У/

более

высокой

частоты,

вызываемой

сигналом бо

Рис. "!•.-. Искажения синусоидального сигнала

лее

низкой

частоты, при

ма фазовой

диаграмме:

одновременной

передаче

а — отсутствие амшштудно- и

фазо-частотных

ЭТИХ

ДВУХ СИГНЭЛОВ

через

искажений;

б—фазо-частотаые

искажения;

э л е к т 0 0

К У С

т и ч е С К И Й

ап-

в —нелинейные искажения; г —суммарные фа-

алі - ліринку^іичс^лии <ш_

зо-частот.иые и нелинейные искажения

парат;

—

коэффициент

д и ф

ференциальных

искажений

—

отношение амплитуды

разностного

синусоидального сигнала к амплитуде одного из двух близких по

частоте и одинаковых по амплитуде сигналов, одновременно				пере
д а в а е м ы х электроакустическим аппаратом .
	В электроакустическом аппарате, не создающем запаздывания-
по	фазе и нелинейных искажений,	зависимость м е ж д у мгновенны
ми	значениями величины, действующей на входе		и получаемой на
выходе, может быть и з о б р а ж е н а		в виде прямой	(рис. 4.2а)..	Если

108

имеются только фазовые искажения, то при подаче на вход сину


соидального		н а п р я ж е н и я		зависимость м е ж д у		величинами		входа и
выхода	изобразится		эллипсом		(рис. 4.26). При наличии			только
нелинейных		искажений		эта ж е	зависимость	изобразится		кривой
линией	(рис.	4.2в). Ч е м		сильнее	отличается эта		характеристика от
прямой, тем		больше	нелинейные		искажения . П р и		наличии	фазовых

и нелинейных искажений характеристика превращается в замкну


тую кривую сложного вида •— в «искаженный							эллипс» (рис. 4.2г).
Коэффициенты		гармоник		разностных тонов			и	взаимной моду
ляции связаны м е ж д у			собой	видом		нелинейной		характеристики .
Эту связь проще всего			проиллюстрировать д л я случая отсутствия
фазовых искажений, т. е. для				аппарата с нелинейной характеристи
кой, изображенной		на рис. 4.2в.			В	реальном	приемнике характе
ристика	0 = Ф(р)	л и ш ь	слегка		отличается от		прямой линии. Е е
можно	достаточно	точно представить				многочленом,		ограничившись

при	этом третьей	степенью:
	U = ар +. bp2	+	ср3.	(4.3)
Если	амплитуды	рт	очень малы, то Um=apm	и а — Еп — чувстви

тельность приемника при бесконечно м а л ы х давлениях . П о мере

увеличения

амплитуды д а в л е н и я начинают

играть

роль члены

bp2

и ср3.

Д л я н а х о ж д е н и я коэффициента

гармоник подставим в

(4.3)

р = рт

cos

и воспользуемся

ф о р м у л а м и перехода от степеней

три

гонометрических

функций

функциям

кратных дуг:

U =

арт

cos со t + bp2m

cos2

со t +

ср^

cos3 at

Umi

cos со t +

и т

2 cos 2 со t + Um3

cos

3at,

flPm

3 < / 4 ,

= Um2

bp2j2,

Um3

= cp*n/4.

Тогда п о определению коэффициент г а р м о н и к будет:

К = (U2m2 + и2т1У'2	!Uml = рт	(4Ь2 +	ср2тУ12 I (4а +	3 срЦ	(4.4)
П о д с т а в л я я таким	ж е образом	p = pmi	cos®it+pm2	cos a^t	в (4.3),

можно найти амплитуды колебаний с частотами сої и сог и ампли

туды колебаний				с	комбинационными частотами CU2±COI, CU2±2COI,
й)і±2й>2.'
Umx	= apml		+	2,cpllXl4,				(4.5)
Umi	= apmi		+	3 c / W 4 ,				(4,6)
U m k l	= bpml		pmi,		(co2 + сої),			(4.7)
Umk2=3cpllPm2l4,						(a* ± 2	<D0, .	(4-8)
Umk,	= 3	cPmi Р У 4 ,				(«* +	2 он).	(4.9)
С помощью		(4.7)		и	(4.5),	положив Рт\ — Рт2, найдем		коэффициент
дифференциальных					искажений: .
кл =	4Рт1Ь/(4а				+ Зср2т1),			(4.10)

109

а с помощью		(4.5),	(4.7)	и (4.9)	— эффективное значение коэффи
циента	взаимной модуляции:
kH	= 2 Р т %	(46 +	Зср12)	/ (4а +	3 ср^),	(4.11)
Направленность			излучения		(или	приема) акустических волн

электроакустическим аппаратом оценивают при помощи характе ристики направленности и коэффициента концентрации его акусти

ческой антенны	(см. п а р а г р а ф 4.3).
Коэффициент	полезного действия используют д л я определения

эффективности излучателей. Он равен отношению излучаемой ап паратом акустической мощности к подводимой к его з а ж и м а м элек трической мощности. При помощи коэффициента полезного дей ствия удобно характеризовать аппарат только в том случае, когда


его электрическое входное сопротивление близко к чисто							актив
ному. Если	ж е	аппарат имеет	преимущественно реактивное				сопро
тивление, то	потребляемая им		к а ж у щ а я с я мощность			существенно
больше активной. На к а ж у щ у ю с я				мощность	д о л ж е н	быть	рассчи
тан выходной		к а с к а д усилителя,		питающего	излучатель,		поэтому

об эффективности такого излучателя удобнее судить по коэффи

циенту отдачи —• отношению полезной акустической	мощности,
излучаемой аппаратом, к потребляемой им к а ж у щ е й с я	электриче

ской мощности. К п д будем обозначать ті, а коэффициент отдачи —

Обе		величины, как			правило,	зависят	от	частоты.	Зависимости
Л (7)	и	xCf)	используют к а к технические				характеристики излучате
лей	наряду		с	Ea(f).
В а ж н е й ш и м электрическим						параметром		электроакустического
а п п а р а т а является его					электрическое сопротивление. В случае при
емника		это	сопротивление играет роль внутреннего						сопротивления

генератора электрической энергии, в случае излучателя — вход

ного	сопротивления	потребителя	электрической энергии.
В	зависимости	от назначения	электроакустического аппарата,

принципа действия и особенности конструкции может возникнуть необходимость в дополнительных технических и эксплуатацион ных характеристиках его, как то: пределы температур, давлений, влажности, при которых может работать аппарат, г а б а р и т ы и вес аппарата, допустимые кратковременные электрические и механи ческие перегрузки и т. п.

4.3. А Н Т Е Н Н Ы Э Л Е К Т Р О А К У С Т И Ч Е С К И Х А П П А Р А Т О В Основные х а р а к т е р и с т и к и

Электроакустические аппараты представляют собой комбина цию электромеханического преобразователя и механико-акустиче ского преобразователя — акустической антенны, связывающей электромеханический преобразователь с акустическим полем. Р а с сматривая электроакустический аппарат — преобразователь в це лом, можно, конечно, считать звуковое давление и скорость частиц

110

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2811 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ