Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3186
.pdf
вибрирующего элемента; таким образом, интенсивность выходного звука неравномерна, при этом некоторые
частоты усиливаются сильнее, чем другие.
Очевидно, что если бы было возможно сделать эту кривую практически плоской в подходящем диапазоне
частот, воспроизведение звука, исходящего от рупора, было бы более естественным.
До настоящего времени были предложены различные методы выравнивания пика, но эти методы не
оказались успешными, поскольку они либо предполагали настройку виброгасящего устройства на
нежелательную частоту, например, на собственную частоту вибрирующего элемента, либо предусматривали
использование демпфирующих средств для выравнивания пика амплитуды. Эти методы привели к
ослаблению желаемых частот, и, следовательно, общая эффективность значительно снизилась.
Таким образом, данное изобретение предлагает способ улучшения передаточных характеристик
громкоговорителей, который заключается в размещении воздушной трубки между вибрирующим элементом и
входным концом рупора и регулировании размеров камеры таким образом, чтобы сопротивление потоку
механической вибрационной энергии, обычно называемое механическим импедансом, обусловленное
совокупным воздействием массы вибрирующего элемента и упругости воздуха в камере, имело тот же
порядок величины, что и сопротивление потоку механической энергии воздуха в рупоре.
В конкретной форме данного изобретения точная балансировка различных элементов значительно
способствует получению высококачественного воспроизведения, поскольку 65 %. '? [L4-, r, Q 230,876 потери
на отражение при этом становятся пренебрежимо малыми или полностью устраняются, а характеристики
частоты передачи значительно улучшаются. Такое выравнивание механического импеданса приемника и
рупора особенно полезно, когда приемник и рупор объединены в электрической системе, в которой достигнуто
точное согласование импедансов, так что каждое электрическое устройство системы работает на
собственном импедансе в передаваемом диапазоне частот, особенно в случаях, когда передается энергия, а
не напряжение. Таким образом, данное изобретение предлагает, в одном из аспектов, телефонный
передатчик, работающий в сочетании с усилителем, состоящим из одного или нескольких каскадов, выход
которого соединен с громкоговорителем и рупором. Усилительные схемы спроектированы таким образом, что
телефонный передатчик работает на собственном импедансе, а внешний импеданс между выходными
электродами усилителя согласован с внутренним импедансом.
Если теперь механическое сопротивление громкоговорящего приемника равно механическому сопротивлению
рупора, то полученная система, очевидно, имеет широкое применение для точного воспроизведения звуковых
волн для любых желаемых целей.
Описанная ниже конструкция в основном фокусируется на механизме привода звукового сигнала, которым
может, например, служить телефонная трубка.
В целях настоящего описания предполагается, что рупор имеет постоянное сопротивление в основном
диапазоне речевых сигналов, равное сопротивлению трубки бесконечной длины и диаметру, равному
диаметру узкого конца рупора.
Механическое сопротивление телефонной трубки — это величина, которая сильно изменяется в зависимости
от размера и расположения вибрирующей конструкции. Единственным необходимым общим элементом во
всех вибрирующих конструкциях является масса, на которую действует механическая сила, например,
создаваемая электрическим током. Однако механическое сопротивление самой массы не может быть
согласовано в широком диапазоне частот с механическим сопротивлением рупора, поскольку в электрическом
поле это то же самое, что попытка добиться того, чтобы индуктивность имела такое же сопротивление, как и
чистое сопротивление, что, конечно, невозможно сделать для широкого диапазона частот. Однако в
соответствии с данным изобретением предлагается связать массу подвижного элемента с такой упругостью
или комбинацией упругостей, чтобы импеданс полученной комбинации приближался к чисто механическому
сопротивлению в широком диапазоне частот, которое, конечно, может быть равно механическому
сопротивлению рупора. Таким образом, предотвращаются потери на отражение, и значительно улучшается
характеристика передачи частоты от приемника к открытому воздуху на широком конце рупора в необходимом
диапазоне для речи.
Если теперь такая механически согласованная система используется для преобразования в звуковые волны
электрических волн электрической системы, в которой происходит согласование электрических импедансов от
одного устройства к другому, то отсюда следует, что объединенная система будет высокого качества.
Другая точка зрения на данное изобретение заключается в том, что комбинированный приемник и рупор
представляют собой механическую линию передачи, обладающую массами и упругостью заданных значений.
Механическую линию передачи можно сравнить с электрической линией передачи, поскольку индуктивность
соответствует массе, емкость — величине, обратной величине упругости, а электрическое сопротивление —
механическому сопротивлению. Импеданс механической линии передачи, включающей большое или
бесконечное число повторяющихся участков, каждый из которых состоит из последовательно соединенной
массы и параллельно соединенной упругой составляющей, определяется следующим уравнением для частот,
значительно ниже критической частоты:
Таким образом, Z0 — импеданс, M — масса на сечение, а S — упругость на 100 сечение.
Если теперь предположить, что поршень приводится в действие упругим язычком, прикрепленным к якорю,
причем поршень расположен в узком конце рога, то результирующая механическая линия передачи в своем
первом участке представляет собой последовательную массу (массу якоря) и упругость (упругость язычка).
Эта эластичность, как объясняется в книге Э. К. Сандемана «Фильтры частоты 110», «Мир беспроводной
связи», страницы 643 и 685, том 14, по сути аналогична электрическому конденсатору, работающему в
шунтирующем режиме, и поэтому может называться шунтирующей эластичностью. 115 Вторая секция
включает в себя последовательно соединенную массу (массу плунжера), и для обеспечения шунтирующей
упругости второй секции необходимо предусмотреть специальные средства. Этого можно добиться, создав
вокруг узкого конца рога воздушную камеру подходящего размера, чтобы обеспечить желаемую эластичность
второй секции.
Если теперь эти две секции соединены с механической сетью, имеющей механическое сопротивление, равное
механическому сопротивлению линии передачи 230,876, воплощенной в системе громкой телефонной связи.
На фиг. 1 изображена комбинированная телефонная трубка и рупор элементарного типа, включающая
поршень 20 70, предназначенный для работы в узком конце рупора 21 и содержащий индукционную катушку
22. Эта индукционная катушка 22 окружает один конец постоянного магнита -23. В отсутствие переменного
тока в линии 24 поршень 20 не смещен ни в одно положение, поскольку предполагается, что он изготовлен из
немагнитного материала, и будет колебаться только при создании магнитного поля током в катушке 80.
22 которая противодействует или способствует постоянному магнитному полю магнита 23. Такой приемник не
обладает упругостью, поскольку предполагается, что поршень 20 изготовлен из жесткого материала, и
поскольку для перемещения поршня в то или иное положение не используются упругие средства, такие как
пружина 85. Таким образом, механическое сопротивление такого приемника, как показано на рис. 1, состоит
просто из массы, работающей на 90% механическое сопротивление рупора, которое, как предполагается,
имеет постоянное сопротивление в зависимости от частоты, и, следовательно, представляет собой чисто
механическое сопротивление в рассматриваемом диапазоне частот. 95 Таким образом, диаграмма
механического импеданса такой системы, как показанная на рис. 1, может быть представлена, как показано на
рис.
2
где генератор 25 представляет собой движущую силу, индуктивность 26 представляет собой массу поршня, а
сопротивление 27 представляет собой сопротивление звукового сигнала. При последовательном соединении
индуктивности 26 и сопротивления 27 между клеммами генератора 25 следует, что импеданс, в который
работает генератор, изменяется в зависимости от частоты, как показано на рис. 3. Если массовое реактивное
сопротивление плунжера на частоте 6000 циклов равно удвоенному сопротивлению рупора, то
характеристика передачи на частоте 110 аналогична кривой 28, тогда как если массовое реактивное
сопротивление равно удвоенному сопротивлению рупора, то кривая аналогична кривой 29, а если массовое
реактивное сопротивление 115 равно умноженному на половину сопротивления рупора, то кривая аналогична
кривой 30. Эти кривые построены с различными значениями частоты по оси абсцисс и с энергией,
передаваемой на рупор, по оси ординат, предполагая, что на массу приемника действует постоянная сила.
Несоответствие этих кривых прямой линии, параллельной горизонтальной оси, объясняется несоответствием
механического импеданса приемника и рупора на соответствующих частотах.
Однако в электротехнике хорошо известно, что если искусственная сеть состоит из бесконечного числа
полных участков, то импеданс объединенной сети и двух упомянутых участков будет приблизительно равен
импедансу линии, состоящей из бесконечного числа таких участков. Предпочтительно, чтобы эта
механическая концевая сеть была соединена с участком, заканчивающимся посередине шунта, то есть
участком, обладающим вдвое большей упругостью, чем заполняющий участок. Такая оконечная сеть может
включать в себя рупор, имеющий практически постоянное сопротивление в рассматриваемом диапазоне
частот.
Первая секция, то есть якорь и язычок, может представлять собой секцию, заканчивающуюся в середине
последовательного или параллельного соединения, поскольку такие окончания иногда предпочтительнее с
точки зрения постоянного импеданса, чем полное последовательное или параллельное соединение. Под
термином "завершение цепи в середине последовательного соединения" понимается ситуация, когда масса
якоря составляет половину массы плунжера, а под термином "завершение цепи в середине шунтового
соединения" понимается ситуация, когда эластичность лепестка вдвое превышает эластичность воздушной
камеры. В некоторых случаях могут быть желательны и другие варианты дробного завершения соединения.
Приведенное выше описание также относится к случаю, когда помимо рога предусмотрена только одна
секция, что имело бы место, если бы были опущены трость и арматура.
На рисунке 1 изображена телефонная трубка элементарного типа. На рис. 2 представлена диаграмма
механического импеданса системы, изображенной на рис. 1. На рис. 3 представлены кривые в
логарифмическом масштабе, показывающие частотную характеристику системы, изображенной на рис. 1. На
рис. 4 показана линия с электрической нагрузкой. На рис. 5 представлена частотная характеристика передачи
такой нагруженной линии, построенная в логарифмическом масштабе. На рис. 6 показано, как система,
изображенная на рис. 1, может быть модифицирована для реализации настоящего изобретения. На рис. 7
представлена диаграмма механического импеданса системы, изображенной на рис. 6. На рис. 8 кривые в
логарифмическом масштабе иллюстрируют передаточную характеристику системы, изображенной на рис. 6.
На рис. 9 представлена модификация системы, изображенной на рис. 6, в которой используется диафрагма.
Рис. 10 представляет собой диаграмму механического импеданса системы, изображенной на рис.
8. На рис. 11 в логарифмическом масштабе представлена частотная характеристика системы, изображенной
на рис. 8. На фиг. 12 представлена модификация данного изобретения, в которой используется поворотный
якорь.
На рис. 13 представлена диаграмма механического импеданса системы, изображенной на рис. 12. На фиг. 14
показана система, созданная по данному изобретению, в которой используется поворотный якорь и
диафрагма. На рис. 15 показана передаточная характеристика системы, изображенной на рис. 14, а на рис. 16
показана эта система, состоящая из множества секций, каждая из которых включает последовательную
индуктивность и параллельную емкость, причем емкости и индуктивности могут быть такими, чтобы
результирующая сеть имела практически постоянное сопротивление в широком диапазоне частот, который,
например, может быть важным диапазоном для речи. Поскольку в механике массы являются эквивалентами
индуктивностей, а обратная величина упругости эквивалентна емкости, отсюда следует, что если связь
приемника с рупором выполнена таким образом, чтобы аппроксимировать механическую линию передачи,
состоящую из множества последовательных индуктивностей и параллельных упругостей, то связь приемника
с рупором может быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить желаемое согласование
импедансов.
На рис. 4 представлен электрический эквивалент такой механической линии передачи, в которой 31
представляет собой генератор или другой источник силы, элементы 32, 33, 34 и 35 — последовательные
индуктивности или массы, а элементы 36, 37 и 38 — параллельные емкости или упругости. Как хорошо
известно в электротехнике, такая электрическая цепь, если она фактически бесконечна по длине или
нагружена последовательно посередине с учетом импульсного импеданса, будет иметь характеристику
импеданса, практически постоянную по частоте в широком диапазоне частот, то есть она будет иметь почти
постоянное значение до частоты, составляющей примерно 8/10 критической частоты. Кривая 39 на рис. 5
иллюстрирует характеристику импеданса, которая может быть получена механической линией передачи,
содержащей массы и упругие элементы, соединенные с движущей силой способом, показанным на рис. 4. Как
показано на рисунке, кривая 39 представляет собой приблизительно прямую линию, параллельную
горизонтальной оси, до тех пор, пока не будет достигнута частота, приблизительно составляющая 8/10 от
критической частоты.
На рис. 6 показан способ модификации поршневого приемника, изображенного на рис. 1, для приближения к
механической линии передачи, показанной на рис. 4, путем обеспечения шунтирующей упругости такого
значения, что, взятое в связи с массой поршня, суммарное импульсное сопротивление практически постоянно
с частотой и равно сопротивлению соответствующего рупора. На рисунке показан постоянный магнит 40,
окруженный катушкой 41, которая поддерживается поршнем 42. Между поршнем и малым концом 43 рупора
44 находится небольшая воздушная камера 45, в которую часть воздуха, сжатого поршнем, может выходить
при перемещении поршня от магнита 40, и из которой может поступать дополнительный воздух при
перемещении поршня 42 в противоположном направлении. Таким образом, эта дополнительная воздушная
камера служит в качестве шунтирующей упругости, подобно шунтирующей способности электрической
системы, и объем этой воздушной камеры может быть легко отрегулирован для обеспечения желаемой
упругости для любой конкретной массы поршня и для конкретного звукового сигнала.
На рис. 7 показана характеристика механической передачи системы, изображенной на рис. 6, в которой
элемент 47 представляет собой движущую силу, а в цепь с движущей силой подключены индуктивность или
масса 48, соответствующая массе 80 поршня 42, шунтирующая емкость или упругость 49, значение которой
соответствует упругости воздушной камеры 45, и электрическое чистое сопротивление 50, соответствующее
механическому чистому сопротивлению рупора 44. Таким образом, на рисунке показана движущая сила 47,
воздействующая на сопротивление 50 посредством соединительного устройства, включающего
последовательную индуктивность или массу и шунтирующую способность или упругость. 90 Кривые 51 на рис.
8 показывают для системы на рис. 6, что ниже 8/0 критической частоты согласование импедансов очень
хорошее, поскольку импеданс рупора равен импедансу искусственной линии, построенной из приемных
секций, включающих последовательно соединенную массу или индуктивность и параллельно соединенную
емкость или упругость. Кривая 52 иллюстрирует характер передачи, полученный, если импульсное
сопротивление механической линии передачи в 100 раз превышает импеданс рупора, а кривая 53 показывает
характер импеданса для случая, когда импульсное сопротивление в пять раз превышает импеданс рупора.
С другой стороны, кривые 54 и 55 (105) показывают характер импеданса системы в случае, когда импеданс
рупора вдвое превышает импульсное сопротивление и в пять раз превышает импульсное сопротивление
соответственно. Эти кривые, конечно же, показывают, что наилучшая передача частоты достигается при
равенстве импульсного сопротивления механической линии передачи сопротивлению рупора. Если импеданс
рупора меньше импульсного импеданса 115 Ом, то низкие частоты усиливаются, а высокие — ослабляются;
если же импеданс рупора больше, то эффект обратный. Следует отметить, что кривые построены с шагом 120
до 100 циклов. При частотах ниже 100 Гц предполагаемое сопротивление рупора не приближается к чистому
сопротивлению и не будет передавать и излучать звук так же удовлетворительно, как на высоких частотах.
Однако следует понимать, что можно использовать рупор, который будет точным для любой желаемой
минимальной частоты, при условии, что рупор будет достаточно длинным и будет иметь соответствующее
отверстие. 130 230,876 получено с помощью механической линии передачи, расположенной в других
возможных соотношениях импеданса.
Еще одним возможным дополнением к приемной системе, показанной на рис. 1, является использование
поршня, приводимого в движение шарнирным элементом, обладающим как упругостью, так и массой. На фиг.
12 показана возможная схема, в которой поршень 72 соединен с одним из концов 75 поворотного якоря 73,
имеющего язычок 86, как это используется в стандартных телефонных приемниках. Этот язычок 86 может
быть соответствующим образом приведен в действие любым известным способом, чтобы вызвать вибрацию
плунжера 80 72 в соответствии с переменными токами, присутствующими в связанной с ним электрической
линии. На рисунке показано, как поршень 72 работает в узком конце рупора 74, и, как показано на рис. 9, этот
узкий конец окружен воздушной камерой 75, обеспечивающей шунтирующую упругость, которая в сочетании с
массой поршня 72 даст желаемое сопротивление.
Схема механической передачи муфтового соединения, показанного на рис.
12 На фиг. 13 показано, что движущая сила 98 соединена в цепь с последовательной индуктивностью или
массой 76, соответствующей массе поворотного якоря 95 73, параллельной емкостью или упругостью 77,
соответствующей упругости язычка 86, последовательной массой или индуктивностью 78, соответствующей
массе плунжера 72, параллельной емкостью или упругостью 79, соответствующей упругости воздушной
камеры 75, и сопротивлением 80.
в ответ на сопротивление рогу 74.
Система механического соединения, показанная на рис.
12 Таким образом, он состоит из двух секций механической сосредоточенной линии передачи 105, как
показано на рис. 4, поскольку показаны две секции, каждая из которых содержит последовательный
индуктивный элемент.
Масса или сопротивление и способность к шунтированию или упругость. Последовательная упругость,
обсуждаемая в связи с рис. 9 (см. рис. 110), отсутствует в системе на рис. 12, поскольку для воздействия
звуковыми волнами на воздух, содержащийся в рупоре, используется поршень, не требующий упругости.
Таким образом, характер отклика, полученного системой, показанной на рис. 12, очень близок к характеру
отклика, изображенного на кривых 51 на рис. 8, когда импульсное сопротивление механической линии,
включающей два вышеупомянутых участка, приравнивается к сопротивлению рупора.
В случае расположения, показанного на рис.
12- Вибрационная масса якоря 73 предпочтительно должна составлять половину массы плунжера или поршня
72, а язычок 86 должен иметь упругость, равную половине упругости между поршнем и рупором. Это
обеспечивает механическую линию передачи, которая заканчивается посередине на одном конце 130.
Система, описанная на рис. 6, представляет собой систему, в которой подвижным элементом является
поршень, не обладающий упругостью. Однако в некоторых случаях желательно использовать приемник с
подвижным элементом, таким как диафрагма, которая, помимо массы, обладает также упругостью в
необходимой степени.
На фиг. 9 показан приемный элемент, включающий диафрагму 56, входящую в узкий конец рупора 57.
Диафрагма может быть соответствующим образом приведена в вибрацию электромагнитом 60, включающим
катушку 58, соединенную с входящей линией 59. Аналогично рис. 6, узкий конец рога 57 окружен воздушной
камерой 61 для обеспечения необходимой эластичности шунта.
Ввиду того, что упругость диафрагмы действует как последовательная упругость, диаграмма механического
импеданса для рис. 9 соответствует диаграмме, показанной на рис. 10, в которой движущая сила 62
соединена в цепь с массой или индуктивностью 63, соответствующей массе диафрагмы, последовательной
емкостью или упругостью 64, соответствующей упругости диафрагмы, параллельной емкостью или
упругостью, соответствующей упругости воздушной камеры 61, и чистым сопротивлением 66,
соответствующим сопротивлению рупора 57 для частот выше 100 Гц.
Включение последовательной упругости 64 является отходом от идеальной механической линии передачи,
изображенной на рис. 4, которая обладает только параллельной упругостью или пропускной способностью.
Однако кривая, показанная на рис. 11, демонстрирует, что при правильном выборе массы диафрагмы и
размера воздушной камеры 61 положительные результаты, полученные за счет согласования механического
импеданса, могут сохраняться даже при наличии последовательной упругости.
Кривая 67 на рис. 11 представляет собой тип частотной характеристики передачи, полученный для системы
на рис. 9, когда импульсное сопротивление механической линии передачи равно сопротивлению рупора. Тот
факт, что кривая несколько отклоняется от прямой линии, параллельной горизонтальной оси, обусловлен
наличием последовательной упругости, соответствующей упругости диафрагмы. Кривые 68 и 69 показаны в
иллюстративных целях, чтобы продемонстрировать характер импеданса, когда импульсное сопротивление
механической линии соответственно в два и пять раз превышает импеданс рупора, а кривые 70 и 71
показывают характер отклика, полученного, когда импеданс рупора соответственно в два и пять раз
превышает импульсное сопротивление. Характер реакции, полученный, как показано на кривой 67,
значительно превосходит характер реакции с сопротивлением 230,876 и промежуточного шунта на другом
конце, поскольку масса последовательного соединения первой секции составляет половину массы
последовательного соединения второй секции, а упругость последней секции в два раза превышает упругость
всей секции.
Разумеется, сопротивление этого рупора должно быть равно сопротивлению бесконечного числа целых
секций.
Если, как это иногда бывает, поршень или диафрагма больше, чем узкий конец рупора, к уже рассмотренным
проблемам добавляется проблема с трансформатором. Инжир.
На рисунке -14 показана такая конструкция, в которой плунжер 81 работает в рожке 82, узкий конец которого
имеет диаметр значительно меньший, чем диаметр плунжера. Как и в предыдущем случае, для соединения
поршня с малым концом рога 82 используется соответствующая воздушная камера 83. Плунжер 81
приводится в движение соответствующим образом с помощью поворотного якоря 84, обладающего массой, и
лепестка 85, обладающего упругостью, соединенного между якорем и плунжером. В системе, изображенной
на рис. 14, присутствует трансформаторное действие, поскольку поршень 81 и рупор 82 имеют разные
площади, и оба работают в одной и той же камере. Для свободной передачи энергии через эту воздушную
камеру 83 квадрат силы, действующей на поршень, деленный на импульсное сопротивление его
сосредоточенной механической линии передачи, должен равняться квадрату силы, действующей на рупор,
деленному на сопротивление рупора. Если воздушная камера 83 имеет малый диаметр, то для целей данного
изобретения достаточно точно предположить, что давление одинаково по всей камере и что силы,
действующие на поршень и рычаг, пропорциональны их площадям.
Условие свободной передачи энергии может быть записано следующим образом: A12 A22 Z1 Z2, где A —
площадь поршня, Z1 — импульсное сопротивление эквивалентной механической линии, A — площадь малого
конца рупора, а Z2 — сопротивление рупора.
Причина увеличения размера диафрагмы по сравнению с диаметром отверстия рупора заключается в
сложности согласования импедансов из-за высокой удельной плотности материала диафрагмы по сравнению
с плотностью воздуха. Это наглядно продемонстрируется расчетом размеров деталей и камер, необходимых
для создания типичного рупора.
Ниже описаны шаги по согласованию приемника со сбалансированным якорем с рупором, как в системе,
показанной на рис. 12. Первым шагом является расчет импеданса рупора. Если предположить, что рупор
имеет приблизительно логарифмическую форму с диаметром устья 22 дюйма, диаметром малого конца 0,690
дюйма и длиной 38 дюймов, то импеданс в обычном диапазоне частот будет равен (II) Z2 = 43 А2, где Z2 —
импеданс рупора, а А2 — площадь малого конца рупора, которая в рассматриваемом случае составляет 2,41
кв. сантиметра. При таких значениях импеданс будет равен 104 дин на сантиметр в секунду перемещения
воздуха.
Второй шаг — расчет массы поршня. Предположим, что площадь поршня составляет 17,8 квадратных
сантиметров.
Перегруппировав уравнение (1) выше Z=A2 XZ2 A2 и подставив заданные значения, получаем правильное
значение Z для поршневой системы, равное 5670 дин на сантиметр в секунду.
Уравнение для импульсного импеданса механической линии в терминах критической частоты и массы, как
показано на рис. 12, имеет вид (III) Z1 = rfcM =5670 I a, и, решая относительно массы M - --. Было установлено,
что наименьшее значение fe, соответствующее высокому качеству речи, составляет приблизительно 5000
циклов, и если использовать значение 6000 циклов и подставить его вместо fe в приведенное выше уравнение
M, масса составит 0,296 грамма.
В приведенных здесь уравнениях M — полная масса для всего сечения, а S — упругость для всего сечения.
100 Следующим шагом является изучение этого значения MX, чтобы выяснить, можно ли изготовить поршень
такой массы.
Принимая плотность материала поршня равной единице, толщина составит 105 М.296 f = W 17-8=.0166 см.
=0,0065 дюйма.
Это соответствует толщине алюминия в 0,0024 дюйма, что является практически невозможным значением
для диаметра 17/8 дюйма. Из анализа приведенных выше 110 уравнений следует, что для увеличения
толщины поршня необходимо либо увеличить площадь поршня, либо уменьшить отверстие в выступе. В
данном случае более целесообразно уменьшить отверстие рупора 115. Если площадь отверстия раструба
уменьшить вдвое, масса поршня удвоится, а если уменьшить на 3/4, масса поршня увеличится в 4 раза.
Предположим, что площадь малого конца рога уменьшится до 230 876 230 876 7 1/4 от указанного выше
значения, тогда A будет равно 0,60 кв. сантиметра, M1 будет равно 1,184 грамма, а T будет равно 0,66
сантиметра при удельной плотности, равной единице.
Четвертый шаг — это расчет необходимой толщины воздушной камеры между поршнем и раструбом.
Эластичность, которой должна обладать эта камера, должна быть вдвое больше той, которая рассчитана по
формуле (IV) fe, = X1 _/_M M, где S и M — соответственно упругость и масса, показанные на рис. 3 и 4. Это
связано с тем, что мы хотели обеспечить среднешунтовое окончание на рупоре. Как обсуждалось на рис. 4 и
5, цепь, состоящая из последовательно соединенных масс и параллельно соединенных элементов, должна
быть завершена промежуточным параллельным соединением на рупоре, если желаемая частотная
характеристика импеданса соответствует кривой на рис. 5. Для расчета необходимой толщины воздушной
камеры мы будем использовать для упругости (S1) значение, равное удвоенному значению упругости
лепестка между поршнем и якорем, поскольку нам необходимо, чтобы поршень и связанная с ним упругость
заканчивались промежуточным шунтирующим участком.
Подставляя значения, приведенные выше, уравнение (IV) принимает вид S' = 1,18 х 222 х 60002, что дает для
S1 значение 8,4 х 10⁸ дин на сантиметр.
Требуемая эластичность на единицу площади составляет:
8.4 x 108 S1 = 17,8 = 47,2 x 106.
Упругость воздуха на квадратный сантиметр длины составляет 1,5 x 10⁶ дин; следовательно, требуемая
глубина воздушной камеры равна 1,5 x 10⁶ d = 47,2 x 10⁶ = 0,317 см. =.013".
Рассчитанное значение глубины воздушной камеры настолько мало, что в целом будет целесообразно
изогнуть звуковой путь в рупор, чтобы предотвратить образование вихрей из-за резких изменений траектории
воздушного потока.
Следующим шагом является расчет правильного соединения якоря с поршнем или диафрагмой. Момент
инерции якоря можно принять равным I = 0,9 г·см². Для завершения цепи в середине последовательности,
что, пожалуй, является наиболее желательным вариантом, масса якоря должна составлять половину массы
поршня, или 592 грамма. Точку соединения якоря с поршнем, то есть расстояние L от оси якоря, можно найти
из уравнения:
(VI) М = Л.
Решая и подставляя значения, получаем: L = 65, L = 0,14 = 1,52 см. =.589". 65 Между точкой соединения на
отметке 0,598 дюйма и половиной длины магнита на отметке 0,375 дюйма находится расстояние в 0,223
дюйма, которое может быть использовано для пружины герконового соединения. Эта пружина должна
обладать той же упругостью, что и рассчитанная на шаге 4, а именно S = 4,2 x 10⁸.
Эластичность s трости определяется уравнением s = -3 = 12L13, что можно проверить по уравнению,
приведенному на странице 289 тома I книги лорда Рэлея «Теория звука». В этом уравнении L1 — длина в
сантиметрах; q — модуль Юнга, равный 20,9 × 10¹¹ дин на кв. см для стали (кремния); I = l — момент инерции
поперечного сечения относительно нейтральной оси, b — ширина трости, а d — толщина трости.
Если предположить, что ширина трости составляет 0,125 дюйма = 0,318 см, то s, полученное из приведенного
выше уравнения, будет равно 1,50 x 10¹⁰ Мд³, или что d равно 0,014 см.
Приведенные выше конкретные расчеты иллюстрируют способ расположения различных 90 составных частей
системы, изображенной на рис. 14, для получения полезных результатов, достигаемых с помощью данного
изобретения. Как показано на приведенной выше электрической аналогии, плоская частотная характеристика
передачи может быть получена путем подключения движущей силы к механической линии передачи, которая
включает в себя множество секций, каждая из которых состоит из последовательной индуктивности и
параллельной емкости, при условии, что эти индуктивности и емкости имеют соответствующие значения и при
условии использования большого количества секций. В случае, если необходимо использовать лишь
небольшое количество секций (105), например, одну или две, то правильную частотную характеристику
передачи можно в значительной степени получить, закрепив одну или две секции сети, например, в середине
шунта (110), импедансом, равным импедансу бесконечного числа секций того же типа. Массы и упругие
свойства якоря и поршня 230,876 или диафрагмы составляют две секции используемой искусственной линии,
и путем соединения якоря и диафрагмы с рупором, имеющим импеданс, приблизительно равный импедансу
механической линии передачи, включающей бесконечное число последовательно соединенных участков с
массовыми и параллельными упругими свойствами, значения которых соответствуют значениям для полной
механической секции, определяемым массами и упругими свойствами, можно получить ту же самую плоскую
характеристику передачи.
На фиг. 15 показана механическая схема устройства, изображенного на фиг. 14, в котором элемент 87
является движущей силой, к которой последовательно подключены масса или индуктивность 89,
соответствующая массе якоря, параллельная емкость или упругость 90, соответствующая упругости язычка
85, индуктивность или масса 95, соответствующая плунжеру 81, параллельная емкость или упругость 92,
соответствующая упругости воздушной камеры 83, и сопротивление 93, соответствующее сопротивлению
рупора 82. Элемент 91 не предназначен для обозначения фактической массы или индуктивности, а скорее
указывает на наличие трансформаторного действия в данной точке.
Если смотреть в двух направлениях из этой точки, импедансы различаются, и площади, работающие в рамках
общей упругости 92, имеют отношение, равное квадратному корню из импедансов в двух направлениях. В
этом месте линии с различным импедансом соединяются без потерь на отражение, как в случае обычного
трансформатора. Поэтому элемент 91 был включен в электрическую схему для обозначения этого эффекта.
На фиг. 16 показано воплощение настоящего изобретения в системе громкой связи: например, для
значительного увеличения громкости голоса выступающего.
Система кратко включает в себя телефонный передатчик 100, работающий в паре с 4-ступенчатым
усилителем, выход которого соединен с множеством телефонных приемников громкой связи, имеющих
рупоры, расположенные таким образом, чтобы направлять усиленные звуковые волны в нужном направлении
или направлениях.
Четырехкаскадный усилитель включает три вакуумные лампы 101, 102 и 103 в первых трех каскадах, каждая
из которых по существу является усилителем напряжения, для получения высоковольтного усиления токов
речевой частоты, подаваемых на усилитель от передатчика 100. Четвертый каскад по сути является
усилителем тока и включает в себя две параллельно соединенные лампы 104 и 105, соединенные в
двухтактном режиме с двумя другими параллельно соединенными лампами 106 и 107. Электрическое
пространство для ламп 101l, 102 и 103 обеспечивается общим источником напряжения 109. Нити накаливания
этих трех трубок нагреваются током от источника напряжения 108 В. Для получения желаемого
отрицательного потенциала сетки для ламп 101 и 102 обычно достаточно установить небольшие резисторы
70 Ом, 110 Ом и 111 Ом, в цепи, общей для цепи сетки и цепи нагрева каждой лампы, при этом каждая сетка
поддерживается на отрицательном потенциале относительно своего катода за счет падения напряжения I R
75 в общем резисторе.
Лампа 103, находясь в третьем каскаде усилителя, обычно требует значительно более высокого напряжения
на сетке, и это более высокое напряжение на сетке может быть получено с помощью 80 отдельных сеточных
батарей, 112, с требуемым напряжением. Электрическое пространство для ламп 104–107 обеспечивается
источником напряжения 124, которое может достигать 750 вольт или выше в случае использования мощных
ламп. Нити накала нагреваются источником переменного тока 125, проходящим через трансформатор 126.
Передатчик 100 соединен с входной цепью 90 лампы 101 повышающим трансформатором 113, вторая
обмотка которого зашунтирована высоким сопротивлением 114. Коэффициент импеданса трансформатора
113 должен быть отрегулирован таким образом относительно внутреннего импеданса лампы 101 и значения
сопротивления 114, чтобы импеданс входной цепи лампы, если смотреть со стороны выводов первичной
обмотки трансформатора 113, имел практически такое же значение, как импеданс цепи передатчика, если
смотреть в сторону передатчика. Лампы 101 и 102 соединены шунтирующей катушкой задержки 117,
последовательным конденсатором 105 115 и шунтирующим резистором высокого сопротивления 116, при
этом падение напряжения на части этого резистора воздействует на лампу 102. В связи с тем, что лампы 101
и 102 требуют усиления напряжения, выходное сопротивление цепи 110 лампы 101 может быть значительно
больше её внутреннего сопротивления. Например, внутреннее сопротивление лампы 101 может составлять
80 000 Ом, а сопротивление лампы 116 — 115 500 000 Ом.
Это приведет к некоторым потерям в передаче энергии, но позволит получить гораздо более высокое
усиление напряжения. Однако эта жертва в энергии не будет сопровождаться потерей качества, поскольку
чем выше импеданс, с которым работает лампа, тем лучше будет качество, хотя с точки зрения энергии
оптимум достигается, когда внутренний и внешний импедансы равны. Выход лампы 102 аналогично соединен
с лампой 103 через шунтирующую катушку задержки 118, последовательный конденсатор 119 и шунтирующее
сопротивление 120, а также сопротивление 120 130 А 230,876 и согласование механических импедансов
между каждым приемником и соответствующим рупором. Например, каждый из рупоров, используемых с
приемниками, может иметь практически постоянное сопротивление 70 Ом в основном диапазоне частот речи
или музыки. Согласование механических импедансов, как описано выше, безусловно, имеет широкое
применение и не ограничивается согласованием механических импедансов между рупором и диафрагмой или
поршнем, управляемым электрическим током, поскольку описанный метод получения этого согласования не
зависит от того, является ли движущая сила механической или электрической.
Таким образом, очевидно, что вышеуказанное согласование импедансов может быть использовано в таких
системах, как фонографы и им подобные, в которых диафрагма или поршень, приводящий в движение воздух,
содержащийся в соответствующем рупоре, приводится в движение иглой звукозаписи или другой
механической силой. Возможны различные другие модификации данного изобретения, которые станут
очевидны специалистам в данной области техники, без какого-либо отступления от сущности данного
изобретения, как это определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения. В частности, данное
изобретение не ограничивается использованием системы 95, в которой применяется конический рупор,
поскольку могут быть использованы и другие средства излучения звука, например, излучающий элемент,
включающий две конические поверхности, большие концы которых соединены вместе и изготовлены из
бумаги или другого гибкого материала, причем вершина одного из конусов соединена с вибрирующим якорем
и язычком или другой движущей силой.
Массы и упругие свойства такой системы могут быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить
механическую линию передачи с практически постоянным импедансом в широком диапазоне частот.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_230877.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=230877&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB230877A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: октябрь. 11, 1923. № 25328 23: 2 Полная спецификация слева: 11 июля 1924 г.
Полная спецификация принята: 11 марта 1925 года.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в производстве препаратов солей титана.
Мы, компания PETER SPENCE & SONS LIMITED, зарегистрированная в соответствии с законодательством
Соединенного Королевства Великобритании и Ирландии, Ховард -SPBNCE, подданный Великобритании;
Уильям Бэзил Ллевеллин, подданный Великобритании, и Сидней Ф.А.С. Уильям Крандалл, подданный
Великобритании, все из компании Manchester Alum Woiks, Holland Street, Manchester, настоящим заявляем,
что данное изобретение относится к получению соединений титана.
Известно, что растворы солей минеральных кислот сесквиоксида титана являются мощными
восстановителями; растворы сульфата и хлорида титана, например, уже много лет продаются в магазинах.
Среди прочих применений, они используются для удаления красителей с различных материалов, например, с
титилей, при этом краситель восстанавливается, а соль титана окисляется до диоксида титана. Однако
трудность, возникающая в подобных приложениях, заключается в том, что окисленный оксид титана,
особенно когда раствор сильно разбавлен и температура повышена, имеет тенденцию к осаждению и
частичному нанесению на обрабатываемый материал. Предотвращение образования этих отложений
зачастую являлось бы техническим преимуществом.
Соседние файлы в папке патенты