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

его з а ж и м а х . Используем

в ы р а ж е н и е

(3.63)

д л я

чувствительности

преобразователя - двигателя,

полагая,

что

Fi

соответствует

напря ­

ж е н и ю U, подводимому

к

рекордеру,

а и2

— скорости

v

колебаний

якоря

с

резцом.

Тогда

в в ы р а ж е н и и

(3.63)

Zi(V)

— электрическое

сопротивление

обмотки

за­

торможенного

рекордера,

которое

состоит из ее индук­

тивного

и

активного

сопро­

тивлений:

Zi(V)-+Zo =

i(uL+R;

22(D) —

механическое

сопро­

тивление

подвижной

части

рекордера

при

отсутствии

тока в

обмотке;

оно

с к л а д ы ­

вается

из

инерционного

со­

противления

массы

якоря,

упругого

сопротивления

тор­

сионного

подвеса

на оси

и

активного

механического

со­

противления

ПОТерЬ: 22(E)—>-

-s-go ='шт+

(icoc) —1 -t-г0 .

Ак­

тивное

сопротивление

го,

к а к

показано

ниже, д о л ж н о быть

большим,

и

с

этой

целью

м е ж д у наконечниками

и яко­

рем п о м е щ а ю т специальную

резину

с

большим

коэффи ­

циентом

потерь

или

пропи­

Рис. 6.6. Электромагнитный рекордер:

танные вязким м а с л о м слои

/ — П-образные

наконечники

магнита;

2 —

тонкой

бумаги .

якорь

с

резцом;

3— упругие торсионные

полу­

оси;

4 — обмотка;

5 — демпфирующие прокладки

2 Н — механическое

сопро­

тивление

нагрузки сопротивление

звуконосителя

(лакового

слоя)

резанию,

которое м о ж н о

принять

чисто активным

2 H - > - j B

=

/"H.

М — коэффициент

электромеханической

связи,

который

опреде­

ляется

в

«соответствии

с

ф-лой (3.76). Следует отметить,

что

пере ­

менный

поток Ф ^ в

р а с с м а т р и в а е м о м

рекордере

р а з д е л е н

н а

дв е

части,

а

постоянный

Фо протекает

только

через концы

якоря ,

нахо ­

д я щ и е с я

м е ж д у п р о т и в о п о л о ж н ы м и

т о р ц а м и

двух

П - о б р а з н ы х

« а -

конечников. В этом с л у ч а е под сечением 5

в ф-ле (3.76) .следует

понимать

сечение двух торцов П - образного

наконечника .

Коэффи ­

циент

электромеханической

связи

М м о ж н о

в ы р а з и т ь

через

индук­

цию

В

в

зазоре,

создаваемую

постоянным

магнитом,

М=

= 2nSBj

(21 +V),

тогда

д л я

модуля

искомой

чувствительности

мож ­

но написать:

| v/U j

=

М1{щтА),

А=

I (Я - И

и L ) [а/соо +

і

— со0/а>)] +

Мг /со0 /п

(6.3)

9—3

241

р а з л и ч н ых значений

ipY Эти зависимости п р е д с т а в л я ю т собой

пря ­

мые, имеющие

наклон

6 д Б на октаву. В точке *='1 о р д и н а т ы

этих

п р я м ы х

равны

201gpV

Д л я некоторого данного

значения

Ро (на­

пример,

п р я м а я IV

рис. 6.7а),

к р и в а я — 1 0 l g (1 +xzl\$\)

пройдет

как показано сплошной линией

// . Н а г р а ф и к е

рис. 6.76 нанесены

тоты третьего с л а г а е м о г о

правой

части (6.5), т. е.

величины

— 1 0 1 g { ( j e — А ' - 1 ) 2 + а 2

] . В точке х = 1 третье с л а г а е м о е становится рав ­

н ы м — 201gcxo. С п л о ш н ы м и

л и н и я м и

нанесены к р и в ы е —

101g; [(x—

— х - 1 ) 2 + а ^ ] дл я

двух раз ­

чтобы ход

полученной характеристики

был

близок

к

принятой

стандартной

характеристике

записи, т. е. чтобы спад (—Д) и

подъ ­

ем

( + Д )

кривой

/ / / н а б л ю д а л и с ь соответственно

на

нижней

(сои )

и

высшей

(сов )

частотах

д и а п а з о н а .

Это

означает,

что

точка

х=

1 д о л ж н а

располагаться

около сов.

З а т у х а н и е

ао

и

постоянная

щих

кривых из семейств рис. 6.7а и

6.76.

Р а с с м о т р и т

теперь

и ер вое слагаемое

в ы р а ж е н и я

(6.5). Оно

по­

казывает, что чем в ы ш е too, т. е. чем

более высокие частоты

нужно

записывать, тем меньше чувствительность рекордера . Чем

более

низкие частоты

хотим

записывать,

тем

больше

д о л ж н а

быть

по­

стоянная времени ; р - 1

и тем

больше

будет чувствительность.

П у т ь

к увеличению чувствительности состоит,

п р е ж д е всего, в

уменьше­

нии

массы подвижной

части. К р о м е

этого в о з м о ж н о ,

конечно,

при­

менение электрической коррекции частотной характеристики

запи ­

си в предварительном усилителе записи.

Электромеханическая обратная связь в рекордере

Эффективным способом у п р а в л е н и я частотной

характеристи ­

кой

рекордера

является

электромеханическая

о б р а т н а я

связь.

Основная идея устройства состоит в том, чтобы получить

от

рекор­

дера электрический сигнал, пропорциональный скорости

колебаний

его подвижной системы, и ввести в обмотку дополнительный

ток,

пропорциональный этому н а п р я ж е н и ю . Если

ф а з а

этого

тока

будет

противоположна

ф а з е

скорости колебаний,

то сила,

в о з н и к а ю щ а я

ханической

системы.

Ф у н к ц и о н а л ь н а я

схема такого

устройства

изображена

на рис .

6.8. В обмоточном

пространстве

полюсных

Рис. 6.8.

Схема

элек­

тромеханической

об­

ратной

связи в рекор­

дере:

УЗ — усилитель запи­

си;

УОС — усилитель

обратной

связи

наконечников п о м е щ а е т с я дополнительная

обмотка

(обмотка

об­

ратной связи), с некоторым числом

витков

пос, а последовательно

с основной обмоткой включается п е р в и ч н а я

обмотка

т р а н с ф о р м а ­

тора с некоторым коэффициентом

т р а н с ф о р м а ц и и

/Ст .

Вторичная

о б м о т ка этого

т р а н с ф о р м а т о р а ,

в к л ю ч е н н а я последовательно

с

об­

моткой

обратной

связи, создает

электрическую

цепь

обратной

свя­

зи.

С у м м а р н о е

н а п р я ж е н и е

Uoc

этой

цепи

подается

к а к ' н а п р я ж е ­

ниеобратной

связи

на

в х о д

цепи усиления

обратной

связи

усили­

т е л я записи, п и т а ю щ е г о

рекордер .

Uoc. О б м о т к а

Рассмотрим,

из

чего

с к л а д ы в а е т с я

н а п р я ж е н и е

обратной

связи

о х в а т ы в а е т

практически

тот

ж е

магнитный

поток,

что

и р а б о ч а я

о б м о т к а р е к о р д е р а .

Следовательно,

н а п р я ж е н и е ,

в о з н и к а ю щ е е

на ней, будет

с к л а д ы в а т ь с я из

н а п р я ж е н и я

взаимной

индукции

і u>Lin0C/n

(пропорционального

н а п р я ж е н и я

самоиндукции

і ti>Li рабочей

катушки

в

з а т о р м о ж е н н о м

состоянии)

и

противоэлек -

т р о д в и ж у щ е й

силы

д в и ж е н и я — Mvtioc/n,

пропорциональной

проти -

в о э л е к т р о д в и ж у щ е й

силе, в о з н и к а ю щ е й в основной обмотке

(—Mv)

вследствие д в и ж е н и я якоря . И т а к :

их

=

(і а Li—Mv)

n0Jn,

(6.6)

где п — число витков в рабочей

обмотке .

В ы р а ж е н и е

(6.6)

не

учитывает потоков

рассеяния

рабочей

ка ­

тушки, неохватываемых катушкой обратной связи,

из-за

которых

коэффициент в з а и м о и н д у к ц и и будет

в

действительности

несколько

меньше

Lnoc/n.

О д н а к о

это

обстоятельство

не

имеет

принципиаль ­

ного значения

т а к

ж е , к а к

и некоторое

отличие

коэффициента

элек­

тромеханической

с в я з и

к а т у ш к и

обратной

связи

от

величины

Мпос/п.

Ток,

текущий

через

первичную

обмотку

т р а н с ф о р м а т о р а ,

вызовет на

его

вторичной

обмотке

н а п р я ж е н и е

£/а= і аКт^і,

где

КтЬу — коэффициент

в з а и м о и н д у к ц и и

обмоток

т р а н с ф о р м а т о р а ,

пропорциональный к о э ф ф и ц и е н т у Кг,

тогда

Uoc

— і со (KTLr

+ Ln0Jn)

i—Mvn0Jn.

(6.7)

іПри

встречном

включении вторичной

обмотки

т р а н с ф о р м а т о р а

Дт

отрицательно и если — / С т Х т = £ я 0 с / " ,

то 't70 C

о к а з ы в а е т с я

просто

равным противоэлектродвижущей с и л е д в и ж е н и я . Т а к и м

о б р а з о м ,

можно

получить

у п р а в л я ю щ е е

н а п р я ж е н и е

обратной

связи,

про­

порциональное

колебательной скорости я к о р я

р е к о р д е р а .

Рассмотрим подробнее работу рекордера с усилителем, к кото ­

рому подводится,

кроме

н а п р я ж е н и я

записываемого

сигнала,

еще

и н а п р я ж е н и е

обратной

связи.

Если

обозначить

U —

н а п р я ж е н и е

сигнала в выходной цепи усилителя записи при холостом

ходе,

Космос

— н а п р я ж е н и е

обратной

связи,

усиленное

в

цепи

усилителя

в Кос

раз

и

приведенное

т а к ж е к

выходной

цепи

усилителя,

то

с учетом внутреннего сопротивления выходной цепи

усилителя

(Ro)

и индуктивного

сопротивления

первичной

обмотки

L T

уравнения

п р е о б р а з о в а т е л я - д в и г а т е л я

электромагнитного

типа

запишутся

так:

U+ K0CU0C

= {z0+iu>LT4-R0)i

— Mv

|

g ^

— rnv

=

Mi

+ з„&

J'

П о д с т а в л я я

Uoc

из

(6.7)

в

первое

из ур-ний

(6.8)

и

п о л а г а я ,

к а к

и п р е ж д е ,

z0 = i C U L + #;

So=i com-f- (і сое) - 1 - Ко,

и

р е ш а я систему

ческое сопротивление подвижной

'катушки

электродинамического

п р е о б р а з о в а т е л я существенно меньше зависит

от частоты, так как

индуктивность ее мала, и это облегчает

к а к

согласование

элек­

трической стороны рекордера с

выходом

усилителя, так я

введе­

дукции

м е ж д у

обмотками т а к ж е

м а л ) . М ы и е приводим а н а л и з а

свойств

частотной

характеристики чувствительности

электродина ­

мического р е к о р д е р а в силу всего

вышесказанного .

В о з м о ж н ы

две

конструкции

электродинамического рекордера,

и з о б р а ж е н н ы е

на

рис. 6.9. В первой из них р а б о ч а я

п о д в и ж н а я об-

мотка выполняется

аналогично р а м к е

магнитоэлектрического

галь ­

ванометра и в р а щ а е т с я на торсионных

полуосях, к а к

и я к о р ь

элек ­

тромагнитного рекордера . Во второй

используется о б ы ч н а я

с х е м а

магнитной системы

с кольцевым з а з о р о м

и к о л е б л ю щ а я с я

к а т у ш ­

ка. Электродинамические р е к о р д е р ы в силу относительно

неболь­

шого коэффициента

электромеханической

связи

о б л а д а ю т

меньшей

чувствительностью.

П р и переходе о т

записи на

воск

к записи

на

л а к о в ы е диски потребовалось увеличение

мощности

резания,

ко ­

нако м е л к о д о р о ж е ч н а я

запись не требует

столь больших а м п л и т у д

колебаний р е з ц а , к а к

и о б ы ч н а я .

К р о м е

того, применение

элек ­

троподогрева резца дополнительно

с н и ж а е т сопротивление

реза ­

ной катушки . С целью увеличить допустимую плотность тока

в

ка­

т у ш к е

рекордера п р и м е н я е т с я

принудительное о х л а ж д е н и е

ее

—

обдув

потоком в о з д у х а 1 ) . Вое

в ы ш е с к а з а н н о е п о з в о л я е т

применять

электродинамический рекордер

д л я мелкодорожечной

записи

н а

л а к о в ы е диски.

Краткие

сведения о

звукоснимателях

З в у к о с н и

м а т е л и, или,

к а к их часто называют, адаптеры, д л я

воспроизведения граммофонной записи

могут

быть

электродина ­

мического, электромагнитного

и пьезоэлектрического

типов. Прин ­

цип действия любого адаптера состоит в том,

что его п о д в и ж н а я

система приводится в колебание скрепленной

с

нею

иглой, иду­

щей по бороздке . П о д в и ж н а я

система

связана

с

чувствительным

преобразователя, "ферромагнитным

якорьком, о х в а т ы в а е м ы м

об­

моткой электромагнитного преобразователя, пьезоэлеменгом

пьезо­

электрического п р е о б р а з о в а т е л я ) .

П о л у ч а ю щ а я с я в р е з у л ь т

а т е

ко­

Адаптер устанавливается на коромысле, которое

почти полно­

стью уравновешено, т а к

что игла а д а п т е р а л и ш ь слегка

п р и ж и ­

мается

к к р а я м бороздки

(это у м е н ь ш а е т

износ п л а с т и н к и ) . Коро ­

мысло

м о ж е т в р а щ а т ь с я

в горизонтальной

плоскости

над

пластин­

кой, устанавливаемой на

в р а щ а ю щ е м с я диске . Д и с к

приводится в

щена от вибраций и скорость в р а щ е н и я п о д д е р ж и в а е т с я

с большой

точностью постоянной,

во и з б е ж а н и е

неустойчивости частот вос­

производимых

звуков (детонации)

и появления паразитной частот ­

ной

модуляции

(на слух

воспринимаемой к а к

х р и п ) . Все устройст­

во

—

двигатель, диск,

коромысло,

адаптер

составляет

т а к назы ­

ваемый

п р о и г р ы в а т е л ь

(рис. 6.10).

В

настоящее время

проигрыва -

/ — коромысло с адаптером; 2 — амортизация

двигателя; 3

— амортизация колонки адап­

тера; 4— противовес; 5—резиновый сателлит;

6 — массивный

диск

ся балочка

(2)

и скручивает

небольшой пьезоэлемент,

укрепленный

противоположным торцом

к

корпусу

а д а п т е р а .

М е ж д у б а л о ч к о й

и льезоэлементом помешена п р о к л а д к а

(3)

из

очень вязкого

и

Рис.

6.11. (Пьезоадаптер:

I

— игла;

• балочка;

4—

вязкоупругая

прокладка;

пьезоэлемент;

5 — крепление

к

корпусу

адаптера

с л а б о упругого

м а т е р и а л а .

Эквивалент ­

ная

схема такого

устройства

и з о б р а ж е н а

на рис. 6.12. Ток

і и з о б р а ж а е т

скорость

крутильных

колебаний

балочки,

пропор ­

циональную

скорости

конца

иглы

v.

И з

схемы

6.12,

в которой

учитывается

гиб­

кость

пьезоэлемента

cit

его

эквивалент ­

ная

масса

mi,

вязкое трение

п р о к л а д к и

Рис. 6Л2. Эквивалентная

/'г. гибкость

п р о к л а д к и

с2

и

масса

балоч ­

схема

механической

си­

ки m2 ,

м о ж н о усмотреть,

что

при

з а д а н ­

стемы пьезоадаятер.а

ной

амплитуде

vm

(т. е. токе

i m )

ампли ­

туда

скручивающего

усилия,

действующего

на

пьезокристалл,

име­

ет вид:

М

|

= У т С 2 Г 2

( с 1

+

С2 )"

1 +

(ш С2Гг)—2

С»)—2

1/2

(6.12)

(1

-

Ш2/С02))2

+

( Ш Г 2 С 1 С 2 ) 2

ІРх +

Здесь

Ю о =

( d +

С2)

—1

{tnCiCz)

Если гибкость

к р и с т а л л а

много

меньше

гибкости п р о к л а д к и ,

а

собственная

частота

к р и с т а л л а

(rriiCi)~{/2

много в ы ш е

частоты за­

писи, то

1 +

(со

г 2 с 2 ) - 2

1/2

(6.13)

1 +

(СО CjTo)*

Если в ы б р а т ь

г2

так,

что

г2 Сісо<1, а (і>г2 с2 >1,

то

\М\

оказы ­

вается

приблизительно

пропорциональным

колебательной

скоро­

очередь,

эдс,

р а з в и в а е м о й

пьезоэлементом,

то

такой

адаптер

на

средних

частотах

создает на з а ж и м а х н а п р я ж е н и е

холостого хода,

пропорциональное

колебательной скорости.

В о б л а с т и

низких частот

( с о г 2 с 2 ) - 2 в числителе подкоренного

вы­

р а ж е н и я

(6.13) возрастает

и, следовательно,

п о д б о р о м

постоянной

времени

г 2 с 2

м о ж н о увеличить чувствительность

а д а п т е р а д о

ве ­

личины,

требуемой стандартной кривой рис. 6.4.

Н а

высоких

ча­

стотах р а с т е т

з н а м е н а т е л ь

за

счет слагаемого

( и л 2 С і ) 2 , п о з в о л я я

получить

необходимое с н и ж е н и е

чувствительности.

сцене. Стереофоническая

система передачи м у з ы к а л ь н

ы х п .рече­

вых программ по к а н а л а м

р а д и о в е щ а н и я , при звуковом

сопровож ­

слушателя впечатление естественного р а с п о л о ж е н и я

(объемности)

источника

звука .

Представим

себе,

как

показано

на

рис. 6.13,

р я д

микрофонов,

расположенных

вдоль

э с т р а д ы

в

зале, о т к у д а

ведется

передача

( з а п и с ь ) .

Громкоговоритель

в

Эстрада

приемном

зале,

соединенный

с

J

б л и ж а й ш и м

к

источнику

звука

микрофоном,

воспроизведет

мак ­

симальный по интенсивности звук.

С л у ш а т е л ю

будет

казаться, что

источник

находится

по

н а п р а в л е ­

нию

на

этот

громкоговоритель .

При д в и ж е н и и источника на

эст­

раде

или

одновременном

звуча ­

А

А

А

А

нии

нескольких

различно

распо­

л о ж е н н ы х

источников

и

при

пра ­

ппппп

п

вильном

выборе

х а р а к т е р и с т и к

направленности

микрофонов

уда­

ппппп

п

ется

с

некоторым

п р и б л и ж е н и е м

Слушатели

воссоздать

у

с л у ш а т е л я

передачи

впечатление

объемности

звуча ­

Рис. -6ЛЗ. Упрощенная

схема сте­

ния. Д а ж е

при наличии всего

двух

реофонической

передачи

музыки

и

к а н а л о в

качество

такой

простей­

речи

шей

стереофонической

передачи

расценивается

с л у ш а т е л я м и

к а к

значительно

более

высокое,

чем

при одноканальной

передаче .

Н а

основании экспериментов

с большим

числом с л у ш а т е л е й

бы­

ло установлено,

что

д в у х к а н а л ь н а я

стереофония

с

б о л е е

узким

д и а п а з о н о м п е р е д а в а е м ы х

частот в

р я д е

случаев

предпочитается

одноканальной 'широкополосной. Эти исследования

привели

JK

соз­

д а н и ю

техники д в у х к а н а л ь н о й

стереограммофонной

записи. О б а

си­

гнала

д в у х к а н а л ь н о й

магнитной

записи

р а з м е щ а ю т с я

на одной

бо­

роздке . П о д в и ж н а я

система

стереорекордера

конструируется

так,

что резец

м о ж е т

колебаться

и к а к

при

поперечной

записи

(.в

на ­

п р а в л е н и и

р а д и у с а

диска

з а п и с и ) ,

и

к а к

п р и

глубинной

(вниз —

в в е р х ) .

Н а

рис. 6.14

и з о б р а ж е н

условно резец

и д в а

штока,

р а с п о л о ж е н ­

ные под углом

45° к вертикали и п о д углом

90° друг к другу . Ш т о ­

ки соединены с п о д в и ж н ы м и

к а т у ш к а м и

(или

якорями)

двух п р е ­

образователей

электродинамического

(или

электромагнитного)

ти-