2. Звук та його основні характеристики. Електроакустичні перетворювачі. Звук і його основні характеристики

Телефонія - один з видів електричного зв'язку. Телефонний зв'язок краще всіх інших видів зв'язку замінює особисте спілкування. Телефонія забезпечує передачу на відстань людської промови.

Звуком називають коливання частинок матеріального середовища, сприйманою людським вухом. Джерелом звукових коливань є тіло, яке коливається. Наприклад, струна, мембрана, голосові зв'язки і т. д.

Людська промова зумовлена коливаннями голосових зв'язок при проходженні через них струменю повітря.

Швидкість розповсюдження звукових коливань залежить від властивостей звукопровідного середовища. Наприклад, в повітрі вона рівна 340 м/с, у воді - 1440 м/с, в стали - 5100 м/с.

За відсутності пружного звукопровідного середовища, наприклад в космосі, звуку бути не може.

Звукові коливання володіють звуковою енергією, що виявляється в модифікації тиску пружного середовища, - воно то зменшується, то збільшується. Приріст тиску, що виникає в даному середовищі при проходженні звукових коливань називається звуковим тиском. Звуковий тиск вимірюється в барах.

Один бар дорівнює силі, діючої на площу 1см кв (1 бар= 1/981 г/см кв).

Розмовна промова середньої гучності на відстані 50 см від розмовляючого створює звуковий тиск 0.5 бар, а на відстані 5 см - 5 бар. Як і всяке коливання звукове коливання характеризується амплітудою, періодом, частотою і формою кривої коливання.

Амплітуда звукового коливання - це найбільше значення приросту звукового тиску. Від амплітуди залежить інтенсивність звуку: чим більше амплітуда, тим більше інтенсивність звуку і навпаки.

Період звукового коливання - це час, в течію якого вчиняється одне повне коливання.

Частотою звукового коливання називається число повних звукових коливань в секунду. Частота вимірюється в герцах (Гц) і є величиною, зворотною періоду.

Частота визначає тон звуку: чим більше частота, тим вище тон звуку.

В залежності від форми кривої, модифікації звукового тиску звукові коливання діляться на прості та складні.

Прикладом джерела таких коливань може служити камертон.

При розмові виникають складні коливання, які складаються з декількох простих що називаються складаючими або гармоніками.

Перша складаюча складного звукового коливання називається звуковою гармонікою (основним тоном), і має частоту, рівну частоті складного коливання.

Всі інші складаючі називаються верхніми і придають основному тону певний відтінок (тембр}.

По тембру відрізняється промова однієї людини від іншої.

Діапазон частот людської промови - від 80 до 8000 Гц.

Встановлене, що цей діапазон можна обмежити частотами від 300 Гц до 2700 Гц без істотного погіршення якості прийому промови це дозволяє застосовувати менш складну апаратуру і використати польові кабельні лінії зв'язку. Приймач звукових коливань - людське вухо - здатне сприймати звуки в діапазоні від 16 до 20000Гц.

Електроакустичні перетворювачі.

Для здійснення телефонного зв'язку в найпростішому випадку необхідно мати: передавач, приймач і лінії зв'язку.

Передача телефонної розмови між двома пунктами здійснюється за допомогою електричних коливань, що змінюються у відповідності зі звуковими коливаннями.

Отже, до складу пристроїв, які дозволяють здійснити телефонну розмову, повинні входити перетворювачі звукових коливань в електричні на передавальному кінці й перетворювачі електричних коливань у звукові - на прийомному кінці, а також лінійні спорудження, що зв'язують абонентів.

Принцип передачі промови на відстань з допомогою електричного струму полягає в тому, що звукові коливання, що виникають при розмові, за допомогою передавача перетворюються в коливання електричного струму такої ж частоти. Ці коливання передаються на приймальну станцію по лінії зв'язку.

Н а приймальній станції приймач перетворює електричні коливання в звукові. Для здійснення телефонного зв'язку в якості передавача використовується електромагнітний мікрофон, а в якості приймача - електромагнітний телефон. На малюнку 2 зображений принцип телефонного зв’язку.

Мал. 2 Принцип телефонного зв'язку

В телефонії застосовується два типа електроакустичних перетворювачів: мікрофон і телефон.

Мікрофон - це електроакустичний перетворювач, який звукові коливання перетворює в електричні коливання звукової частоти.

Телефон -перетворює електричні коливання звукової частоти в звукові.

Якість роботи мікрофону та телефону визначається їхньою чутливістю, частотною характеристикою та робочим діапазоном.

Чутливістю мікрофону називається величина що генерується мікрофоном ЕРС при впливі звукового тиску в 1 бар.

Однак не всі частоти складного звуку при одному й тому же звуковому тиску створюють ЕРС (електрорушійну силу) однакової величини.

Залежність чутливості мікрофону від звукових коливань називається частотною характеристикою, а діапазон частот, в якому чутливість і нерівномірність характеристики знаходяться в допустимих межах називається робочим діапазоном частот.

Під чутливістю телефону розуміється величина звукового тиску в барах, яка приходиться на 1В напруги, що подається на обмотки телефону.

Розглянемо загальне влаштування і принцип роботи мікрофону та телефону.

2.1. Мікрофони

В нинішній час в техніці військового зв'язку застосовуються вугільні електромагнітні мікрофони.