8.2 Громкоговорители и телефоны

8.2.1 Классификация громкоговорителей и телефонов

Громкоговорители и телефоны классифицируются по следующим признакам.

По принципу преобразования колебаний громкоговорители и телефоны подразделяются на:

1. Электромагнитные - это громкоговорители, в работу которых положен принцип преобразования электрических колебаний в звуковые за счет электромагнитного эффекта. Этот тип преобразователей широко используется в телефонах.

2. Электродинамические - это громкоговорители, в работу которых положен принцип преобразования электрических колебаний в звуковые за счет электродинамического эффекта. Этот тип преобразователей широко используется в громкоговорителях.

3. Пьезоэлектрические - это громкоговорители преобразование электрических колебаний в звуковые, в которых происходит за счет обратного пьезоэлектрического эффекта.

По виду излучения громкоговорители и телефоны подразделяются на:

1. Непосредственного излучения - это громкоговорители, в которых отсутствует механическая система усиления звуковых колебаний. Этот тип преобразователей широко используется в телефонах.

2. Диффузорные - это громкоговорители, в которых для усиления звуковых колебаний и создания необходимой диаграммы направленности используется диффузор. Этот тип преобразователей широко используется в громкоговорителях.

3. Рупорные - это громкоговорители, в которых для усиления звуковых колебаний и создания необходимой диаграммы направленности используется рупор. Этот тип преобразователей широко используется в мощных громкоговорителях.

По диапазону воспроизводимых частот громкоговорители и телефоны подразделяются на:

1. Низкочастотные – это громкоговорители с диапазоном воспроизводимых частот от 60 до 5000 Гц.

2. Высокочастотные – это громкоговорители с диапазоном воспроизводимых частот от 1 до 25 кГц.

3. Широкополосные – это громкоговорители с диапазоном воспроизводимых частот от 50 Гц до 12 кГц.

По потребляемой электрической мощности громкоговорители и телефоны подразделяются на:

1. Маломощные – это громкоговорители с электрической мощностью до 1 Вт.

2. Мощные – это громкоговорители с электрической мощностью свыше 1 Вт.

8.2.2 Основные параметры громкоговорителей и телефонов

Основные параметры громкоговорителей следующие:

1. Номинальная мощность – это максимальная подводимая электрическая мощность, ограниченная тепловой и механической прочностью громкоговорителя и нелинейными искажениями, превышающими заданное значение.

2. Частотная характеристика по звуковому давлению – это зависимость звукового давления, развиваемого громкоговорителем, в точке свободного поля (находящейся на некотором расстоянии от рабочего центра) от частоты при постоянном напряжении на зажимах громкоговорителя. Под рабочим центром понимают геометрический центр симметрии выходного отверстия излучателя. Неравномерность частотной характеристики и эффективно воспроизводимый диапазон частот определяются по частотной характеристике для заданного значения ее неравномерности (рис.8.4).

3. Среднее стандартное звуковое давление –это среднее звуковое давление, развиваемое в диапазоне рабочих частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от громкоговорителя и 1 см для телефона при подведении к громкоговорителю электрической мощности 0,1 Вт, а к телефону 1 мВт.

4. Номинальное входное сопротивление – это минимальный модуль полного электрического сопротивления громкоговорителя в диапазоне частот выше основного резонанса его механической системы, при которой полное сопротивление достигает максимального значения. Понятие номинального сопротивления связано с тем фактом, что входное сопротивление громкоговорителя зависит от частоты.

5. Характеристика направленности – это зависимость звукового давления, развиваемого громкоговорителем, в точках свободного поля, находящихся на одинаковом расстоянии от рабочего центра, от угла между рабочей осью громкоговорителя и направлением на выбранную точку. Характеристика направленности изменяется в зависимости от частоты, поэтому ее измеряют на ряде частот или в заданной полосе частот. Характеристику направленности, снятую в плоскости, называют диаграммой направленности.

6. Коэффициент гармоник – это отношение среднеквадратичного звукового давления гармоник к среднему звуковому давлению. Коэффициент гармоник измеряют для ряда заданных частот при подведении к громкоговорителю синусоидального напряжения, соответствующего его номинальной мощности.

7. Характеристическая чувствительность – это отношение среднего звукового давления, развиваемого громкоговорителем в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1м от рабочего центра для громкоговорителей или на расстоянии 1 см для телефонов, к корню квадратному из подводимой электрической мощности.

8. Дребезжание – это спектральные компоненты излучаемого громкоговорителем сигнала, вызываемые механическими дефектами его конструкции и слышимые при его работе в номинальном и эффективно воспроизводимом диапазоне частот.

Нормы на телефоны, установленные ГОСТ 9010-78 следующие. Полное электрическое сопротивление на частоте 1 кГц должно быть 260±52 Ом, хотя допускается и другие его значения. Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц не должен превышать 5% при мощности 1мВ·А. Габаритные размеры телефона не должны превышать размеров кругового цилиндра с диаметром основания 48 мм и высотой 24,5 мм. При этом диаметр слухового отверстия не должен превышать 13 мм.

Нормы на громкоговорители, установленные ГОСТ 9010-78 следующие. Номинальное сопротивление должно выбираться из ряда: 2, 4, 8, 15, 25, 50, 100, 400, 800 Ом. Номинальная мощности должна выбираться из ряда: 0,1, 0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0, 6,0, 8,0, 10, 15, 20, 25, 30, 50 Вт. Громкоговорители должны иметь теплостойкость до 60⁰С, холодостойкость от -20⁰С до – 40⁰С, влагостойкость до 93±2% при 30⁰С. Стандартное звуковое давление на расстоянии 1 м при мощности 0,1 Вт должно быть не менее 0,2 Па. Частотная характеристика должна соответствовать типовой (см. рис.8.4) с допустимым отклонением ±6 дБ. Если типовая частотная характеристика не приводится, то допустимая неравномерность в номинальном диапазоне рабочих частот не должна превышать 14 дБ. Громкоговорители не должны дребезжать при подведении к ним синусоидального сигнала номинальной мощности в диапазоне от минимальной частоты основного резонанса до наивысшей частоты номинального диапазона частот.

Нормы на высококачественные громкоговорители высокой верности (HiFi) дополнительно следующие. Номинальный диапазон рабочих частот – 50Гц…12 кГц. Частотная характеристика должна иметь неравномерность не более 8 дБ в диапазоне частот 100 Гц…4 кГц, и не более 12 дБ на частотах ниже 100 Гц и выше 4 кГц. Звуковое давление, приведенное к расстоянию 1 м, при рабочей мощности должно быть не менее 1,2 Па (96 дБ). Коэффициент гармоник не должен превышать 3% в диапазоне частот 250 Гц…1 кГц при подводимом синусоидальном сигнале рабочей мощности, 2% в диапазоне частот 1…2 кГц при подведении 0,5 номинальной мощности и 1% в диапазоне частот 2…4 кГц при подведении 0,25 номинальной мощности. Частотные характеристики, снятые под углом 15⁰ к рабочей оси вверх и вниз не должны отличаться от осевой характеристики более, чем на 4 дБ. Частотные характеристики двух каналов стереофонической установки не должны отличаться более чем на 2 дБ. Рекомендуемые значения номинального сопротивления – 4 и 8 Ом.