Глава 13.

Тема: Излучение звука- 8 часов.

Фазоинвертор.

Фазоинвертор является резонатором, который используется в качестве усилителя звука. Он получил название резонатора Гельмгольца.

Конструктивно он выполнен в виде закрытого ящика с двумя отверстиями (Рис. 33).

В одном отверстии размещается излучатель (поршень), другое отверстие свободное, и имеет конструкцию в виде небольшой трубы объемом V. Частота фазоинвертора ƒ_ф, (Рис. 33).

Такая конструкция позволяет полезно использовать излучение звуковой волны, идущее от тыльной стороны поршня. Задача фазоинвертора сводится к тому, чтобы повернуть (инвертировать) фазу излучения волны тыльной стороной поршня. Проследим процесс фазоинверсии с помощью эквивалентной схемы.

При медленных колебаниях (8Гц - 10Гц) пружина С_в (Рис. 33). соединяющая обе массы m, не успевает деформироваться, так как у нее большое упругое сопротивление z:

.

В результате обе массы m_п и m_в двигаются с одинаковой фазой. При этом волна, излучаемая отверстием, сдвинута на 180^o по фазе по сравнению с волной, излучаемой поршнем.

Повышение частоты приводит к уменьшению упругого сопротивления воздуха в ящике и пружина С_в начинает деформироваться. В результате между колебаниями обоих масс m_п и m_в возникает фазовый сдвиг, возрастающий с повышением частоты и достигающий на частоте резонанса ящика 180^o. Таким образом, воздух в отверстии и поршень колеблются в противофазе, а волны, излучаемые ими, будут синфазными и, интерферируя, усиливают друг друга. Таким образом, волны, излучаемые тыльной стороной поршня, используются полезно.

Частоту резонанса фазоинвертора ƒ_ф, как правило, выбирают равной частоте резонанса ƒ₀ головки (поршня), т.е. в области НЧ рабочего диапазона (Рис. 34).

При дальнейшем увеличении частоты излучение звука отверстием не происходит, так как инерционное сопротивление воздуха в отверстии ω·m_в становится чрезвычайно большим. При этих частотах фазоинвертор аналогичен закрытому ящику. Внутренние поверхности фазоинвертора также как и ящика, покрывают звукопоглощающим материалом.

Применение: в заэкранных и зальных громкоговорителях.

Звуковые колонки.

Звуковая колонка (Рис. 35), это группа звуковых излучателей (на рис. 35, 1, 2.., 5), расположенных вертикально на небольшом расстоянии друг от друга.

Каждый излучатель колонки создает деформацию воздуха (участки сжатия и разряжения воздуха), который уже частично деформирован соседними излучателями. В результате противодействия воздуха, а, иначе говоря, сопротивление излучения становится больше, чем при одиночной работе излучателя. В результате акустическая мощность Р_а = S_ф(х')² R_изл возрастает.

Звуковая колонка позволяет:

А. Увеличить звуковую энергию, излучаемую каждым излучателем. Например, один излучатель 4ГД-8Е имеет Р_ст = 0,3 Па. В колонке 15КЗ-2 (4ГД-8Е х 4) на каждый излучатель 4ГД-8Е =0,6Па

Б. Получить характеристику выраженной направленности в вертикальной плоскости.

Применение: На стадионах, в кино и радио.