Акустические системы. Громкоговорители.
Акустической системой (АС) называется громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре.
Громкоговоритель – устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде (преобразователь электрических колебаний в акустические), содержащие одну или несколько головок, при наличии акустического оформления и электрических устройств (фильтры, трансформаторы и др.)
Громкоговоритель – одиночная головка
АС – многополосная система, состоящая из нескольких головок.
АС классифицируют по :
1) 1) виду акустического оформления
2) 2) по форме корпуса
3) 3) по конструктивному исполнению
4) 4) числу каналов разделения по частотам
5) 5) по внутреннему объему
1. 1. Определение. Классификация головок громкоговорителей (ГГ)
Головка громкоговорителя – пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования электрических сигналов звуковой частоты в акустическую.
ГГ является одним из важнейших звеньев электроакустического тракта, т.к. их свойства оказывают большое влияние на работу тракта в целом.
Классификация ГГ может быть проведена по ряду признаков:
Ионные – оптимальные с точки зрения согласования с рабочей средой, отсутствие механических элементов, высокое качество воспроизведения без искажений.
II По способу трансформации акустической энергии.
- - прямого излучения (диффузорные), у которых поверхность диафрагмы излучает звук непосредственно в окружающую среду.
- - Рупорные, у которых диафрагма излучает звук в предрупорную камеру, где происходит трансформация скорости звукового давления.
III По полосе передаваемых частот
-широкополосные (ШП)
(40 ¸ 125) Гц – (7100 – 8000) Гц и > массовая бытовая РЭА
-низкочастотные (НЧ)
(20 – 60 ¸ 80 )Гц - 5000Гц
-среднечастотные (СЧ)
200 – (4000 – 5000 ¸ 7000) Гц
-высокочастотные (ВЧ)
(1000 ¸ 5000) Гц – (12500 ¸ 20000) Гц
IV По форме диафрагмы
-конусные
-купольные
-плоские
V По типу акустического оформления
- - для открытых АС
- - для закрытых АС
- - с фазоинвертором
- - для АС с пассивным излучателем и др.
VI По области применения
- - для переносной РЭА
- - для стационарной РЭА
- - для высококачественных бытовых АС
- - для аппаратуры озвучивания
- - для студийной, концертной аппаратуры
- - для абонентских громкоговорителей и др.
Электродинамические катушечные конусные (диффузорные) или купольные прямого излучения
Электроакустические и технические характеристики ГГ.
1) 1) эфф. раб. диапазон частот – где определены параметры
2) 2) неравномерность f-характеристики
3) 3) уровень характеристической чувствительности
b0
= 2*10-5
Па*Вт
P - среднее звуковое давление
4) 4) номинальное среднее звуковое давление (приведение к 1м.)
5) 5) полный коэффициент гармонических искажений при подведении номинальной мощности
6) 6) номинальное электрическое сопротивление min|Z|f>fp
7) 7) номинальная мощность – заданная эл. мощность, при которой нелинейные искажения не превышают требуемых
8) 8) предельная шумовая мощность – эл. мощность, при которой ГГ может длительное время работать без механических и тепловых повреждений. 100г – розовый шум.
9) 9) Опред. мех. прочностью перегрузки (обрыв гибк. пров. клеев. соед.) максимальная кратковременная мощность – без повреждений
2с (±50мс) – 60 раз с интерв. 1 мин. Шум определ. кратковр. перегрузки (вкл/выкл, ударн. коротк. и мн.)
10) 10) максимальная долговременная мощность
1 мин (±3с) – 10 раз df=2мин
Шум, определяемый теплопроводностью (сползание витков катушки и др.)
11) 11) Частота основного резонанса
12) 12) Полная добротность
13) 13) Эквивалентный объем=гибкость подвижной силы.
ГОСТ4.383.001-85. «Головки громкоговорителей динамические: общие технические условия ».
Наименование ГГ состоит из цифр и букв.
- - первые цифры – число, означающее максимальную шумовую (паспортную) мощность в Вт.
- - буквы Гд – головка динамическая
- - буква, соотв виду головки
Н – низкочастотная
С- среднечастотная
В – высокочастотная
Ш – широкополосная
- - цифры – порядковый номер разработки
- - номинальное электрическое сопротивление (Ом)
- - частота основного резонанса (Гц)
10 ГДШ - 1 - 4 - 40
мощн N Ом Гц
Вт
По старому стандарту (до 1987г.)
- - номинальная мощность Вт.
4 ГД – 8Е
Вт №
Динамический диффузионный громкоговоритель.
Принцип действия взаимен эл. дин. микрофону. Катушка с проводом 1 находится в радиальном магнитном поле, создаваемым постоянным магнитом 2 и магнитопроводом, состоящим из фланцев 3,4 и керна 5. При пропускании через нее переменного тока i она испытывает действие силы
F=Bli
B=0.65;0.7;0.9;0.95 до 1 Вб/мг
Эта сила приводит в движение диффузор 6, жестко определенный с катушкой 1 и подвешенный к корпусу 7 по внешнему краю 8 и центрируемый гибким подвесом (шайбой) 9 . Вследствие этого диффузор явл. Поршневым излучателем и имеет одну степень свободы колебаний (по осевому направлению)
Диффузородержатель (корпус) –
сталь (штамповка)
АС (литье под давлением)
пластмасса
Диффузор –
бумажная масса с пропиткой
пленка из полиэтилентевтолаб
Центриф……. Шайба –
ткань с прошивкой из баксилитового лака
пленка полиэтилентереортолат
Подвес
прорезиненная ткань
пенополиуритан
резина
Катушка –
марка провода ПЭВЛ,ПЭТВ-1,ПЭТВЛ-1,
Æ Æ -0.335;0.14 – 0.1 – 0.013;0.224
2 слоя намотки по 20-30 витков.
Внутр Æ 15 - 16 мм.
10 – 12 -25
Мех. подвижная система состоит из диффузора с катушкой и креплений. Может рассматриваться как масса m и ms (соколебл. масса) и три гибкости (гибкость центр. Шайбы С2 и гибкость воздуха в ящике С3), трех активных сопротивлений (трение катушки о воздух в зазоре Г1, мех. потери в диффузоре, шайба в подвесе Г2, Rs – Сопротивление излучения.
Лекция №11
Эквивалентная схема электродинамического диффузорного громкоговорителя.
Rэ – активное сопротивление катушки.
Lэ – индуктивность катушки.
-
коэффициент
электромеханической связи.
mд – масса подвижной части.
СМ = С1+С2+С3 , 1 – гибкость подвеса,
2 – гибкость центрирующей шайбы,
3 – гибкость воздуха в ящике.
r1 – трение катушки о воздух в зазоре.
r2 – механические потери.
Rизл – сопротивление излучения.
mвн – соколеблющаяся масса.
,
-
частота параллельного электромеханического
резонанса.
2 – с фазоинвертором.
Диффузорный громкоговоритель обычно устанавливают в ящике или плоском экране, называемыми акустическими оформлениями. Ящики бывают трех видов:
I. I. С открытой задней стенкой (поршень в акустическом экране) или задняя стенка имеет ряд сквозных отверстий.
1) 1) Наибольшее влияние оказывает передняя стенка и ее размеры.
2) 2) Большая неравномерность частотной характеристики (12 дБ) на средних частотах.
3) 3) Громкоговоритель располагают несимметрично по отношению к передней стенке для компенсации неравномерности частотной характеристики при l равной длине куба вокруг экрана (или кратной).
4) 4) Наиболее распространенной оформление – в виде параллелепипеда: h : w : t = 1 : 0.55 : 0.41.
5) 5) Материал передней стенки должен обеспечивать жесткость (деревянные доски, ДСП, фанера).
6) 6) Площадь перфорации или щелей в задней стенке – 10-20%.
II. II. С закрытой задней стенкой.
1) 1) Объем ящика – упругость Св , fр=500-1000 Гц. Ящик – резонатор, ухудшающий частотную характеристику в области нижних частот.
2) 2) Для избежания влияния резонансов объема ящика его стенки покрывают внутри звукопоглощающим материалом (техническая вата, вискозная вата.)
3) 3) Размеры оформления должны быть по возможности большими, однако нет необходимости делать объем ящика больше величины
S
– площадь диффузора,
-
масса подвижной системы, кг
Минимально
допустимый объем выбирают из условия
заданной добротности:
.
V0 – эквивалентный объем,
Q – собственная добротность громкоговорителя,
QAC – заданная добротность системы.