Параметры микрофонов
21
Громкоговорители
В технической литературе (учебниках, статьях и пр.) термин «громкоговоритель» применяется, в основном, для одиночного громкоговорителя. Устройство, содержащее громкоговорители, фильтры, корпус и другие части, называется «акустическая система».
В зависимости от области применения, она может обозначаться как «акустическая система» (в основном, для домашнего применения), «акустический студийный агрегат» («контрольный агрегат», «монитор»), «звуковая колонка» и т. д. В зарубежной литературе часто используются термины «acoustical system» или «loudspeaker system». Поэтому каждый раз приходится понимать по содержанию, о чем идет речь: о головках громкоговорителей или об акустических системах.
22
Терминология по ГОСТ Р 53575-2009 (МЭК 60268-5:2003) Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний:
3.3.1громкоговоритель: Пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для излучения звука в окружающее пространство, содержащий одну или более излучающую головку, имеющий необходимое акустическое оформление и необходимые пассивные электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и т.п.).
3.3.2головка громкоговорителя: Узел громкоговорителя, предназначенный для преобразования электрических сигналов звуковой частоты в акустические колебания и содержащий все необходимые для такого преобразования конструктивные элементы (например, излучающую диафрагму, звуковую катушку, магнитную систему и т.п.).
3.3.3головка прямого излучения: Головка громкоговорителя, предназначенная для излучения звука непосредственно в окружающее пространство.
3.3.4рупорная головка: Головка громкоговорителя, предназначенная для излучения звука через предрупорную камеру и рупор.
3.3.5акустическое оформление: Конструктивный элемент громкоговорителя, не участвующий в преобразовании сигналов из электрической формы в акустическую, но обеспечивающий эффективное излучение звука (акустический экран, закрытый, открытый или фазоинверсный ящик, рупор и т.п.).
23
Громкоговорители
Основные элементы
Акустическая система состоит из
-излучателей (головок громкоговорителей), каждый из которых (или несколько одновременно) работает в своем частотном диапазоне;
-- корпуса, который может состоять как из нескольких отдельных блоков (каждый для излучателей своего диапазона), так и представлять единую конструкцию;
-- фильтрующе-корректирующих цепей, а также других электронных устройств (например, для защиты от перегрузок, индикации уровня и т. д.);
-- звуковых кабелей и входных клемм;
-усилителей (для активных акустических систем) и кроссоверов (активных фильтров), в случае применения отдельных усилителей для каждой полосы частот.
24
Искажения в громкоговорителях
Линейные
Искажения
Нелинейные 
изменяют амплитудные и фазовые соотношения между отдельными спектральными составляющими сигнала, и за счет этого могут менять его временную форму, но они не вносят новых
спектральных составляющих и не зависят от уровня входного сигнала.
характеризуются
появлением в спектре выходного сигнала новых
спектральных составляющих, которые изменяют временную структуру сигнала в зависимости от его уровня.
25
Гармонические искажения
Uвых, дБ
y(t) = а |
x(t) + а x2(t) + а |
x3(t) + а |
x4(t) + ...... Uвх, дБ |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Если на такую нелинейную систему подать гармонический сигнал, то есть x(t) = A sin ωt, то в выходном сигнале будут присутствовать компоненты с частотами ω, 2ω, 3ω … nω и т. д. Например, если ограничиться только квадратичным членом, то появятся вторые гармоники, так как
y(t) = а1 A sin ωt + а2(A sin ωt)2 = а1 A sin ωt +
+ 1/2 а2А2sin 2 ωt + const.
26
Гармонические искажения
где pfn — среднеквадратичное значение звукового давления, соответствующее n — гармонической составляющей.
Например, в соответствии с |
|
требованиями ГОСТ 23262-88 для |
|
акустических систем категории 0 |
|
(высшей) полный коэффициент |
|
гармонических искажений КГ не |
|
должен превышать 1,5% в диапазоне |
|
частот 250-1000 Гц и 1% в диапазоне |
КГ - THD — Total Harmonic Distortion |
свыше 1000 Гц. |
27
Линейные системы и их характеристики
y(t) = K x(t-T) где x(t) — входной сигнал, y(t) — выходной сигнал. Это условие допускает только изменение сигнала в масштабе с коэффициентом K и сдвиг его во времени на T сек.
выполняется принцип суперпозиции (сложения): сумме входных сигналов а1х1(t) + а2х2(t) соответствует сумма выходных сигналов а1у1(t) + а2у2(t).
1.Импульсная характеристика. Свертка.
импульсная характеристика — h(t) – реакция на входной короткий прямоугольный импульс, помогает рассчитать рассчитать реакцию линейной системы на сигнал любой формы с помощью свертки 
Если входной сигнал можно представить как сумму коротких импульсов, то выходной сигнал
можно представить как сумму соответствующих импульсных характеристик, умноженных на значение входного сигнала для разных моментов времени, то есть записать свертку в виде:
Операция свертки широко используется в настоящее время для обработки звуковых сигналов при создании цифровых ревербераторов и адаптивных процессоров для подавления отражений, в создании компьютерных моделей помещений (аурализации), в создании бифонических процессоров и различных спецэффектов. Она же служит основой развития
современной цифровой метрологии акустических преобразователей.
28
Линейные системы и их характеристики
2. |
Преобразование Фурье |
Пользуясь преобразованием Фурье, можно отразить связь между входным и выходным сигналом системы (например, между напряжением на входе громкоговорителя и звуковым давлением на его выходе) в частотной области.
где функция H(jω) называется передаточной функцией (или передаточным коэффициентом системы), ω — угловая частота, равная ω = 2πf.
Измерение передаточных функций
Зависимость модуля передаточной функции от частоты называется - амплитудно- частотная характеристика (АЧХ).
Зависимость фазы передаточной функции от частоты φ(ω) называется фазочастотной характеристикой (ФЧХ).
29
Линейные системы и их характеристики
Измерение передаточных функций
1 - генератор звуковой;
2 - усилитель мощности;
3 - вольтметр;
4 - громкоговоритель;
5 - помещение;
6 - измерительный микрофон; 7 - усилитель
микрофонный;
30