Акустичні системи із круговою діаграмою спрямованості випромінювання (АС просторового поля). Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Аудіотехніка

 Коментарі до статті

Основне завдання електроакустичного звуковідтворення (в самому ідеалізованому варіанті) - забезпечити відповідність вторинного звукового поля в місці прослуховування первинному в місці, де відбувається сама дія. Перебуваючи на вулиці, в лісі, в полі або в будь-якому іншому місці, прислухавшись, ми можемо вільно локалізувати джерела цих звуків з усіх боків. Більшість джерел звуків у навколишньому світі близькі до точкових (порівняно з довжиною хвиль звукових коливань). Від цих джерел виходить спектр частот, що динамічно змінюється, і, залежно від розташування джерела звуку над рівнем статі або землі, формується напівсферична або сферична хвиля. Можливо, мені заперечать, навівши приклад струни, що коливається, але давайте візьмемо електрогітару, на якій звукознімач розміщений ближче до кінця струн. Начебто мають бути лише високі частоти, але звукознімач передає широкий спектр частот. З кожної ділянки струни можна зняти майже весь діапазон частот коливань.

Подумки уявімо собі наступний експеримент: у стіні кімнати без вікон на відстані, наприклад, 2 м вирізані два отвори, що виходять на вулицю, діаметром, рівним дифузору гучномовця. Таким чином, ми отримаємо еквівалент акустичної системи, що має різну діаграму спрямованості для різних частот, причому для високих частот діаграма буде вже. Ми сидимо в кімнаті і намагаємося зрозуміти, що відбувається на вулиці. А тепер вийдемо на вулицю – звуки оточуватимуть нас.

Саме до відтворення просторового звукового поля спрямовані зусилля розробників акустичних систем просторового поля (АСПП). Більшість існуючих систем – векторні, тобто спрямованого випромінювання хоча б у частині смуги звукових частот.

Завдання озвучування приміщення полягає в тому, щоб наповнити його рівномірним звуковим полем (тиском) у всіх його точках без максимумів та провалів. Уявімо такий експеримент - дзеркальна кімната, і її треба рівномірно висвітлити. Якщо ми візьмемо ліхтарі спрямованого світла (векторні випромінювачі), то отримаємо окремі промені світла, відбиті від дзеркальних стін, будуть максимуми та провали. Якщо ми візьмемо ненаправлену матову лампу (або дві рознесені лампи), то отримаємо заповнене більш рівномірно світлом приміщення. З цього експерименту ми отримаємо висновок: менш спрямоване випромінювання звуку від АС створює рівномірніше звукове поле.

Динамічні голівки, що використовуються, як джерела звуку, не дозволяють відтворити весь чутний діапазон частот без помітних спотворень. Для вирішення цієї проблеми випускають смугові головки, оптимізовані для своєї смуги частот. Таким чином, АС складаються з кількох головок, рознесених на передній панелі гучномовців, і на кожну з смугових головок подається лише частина спектру звукового сигналу, кожна з цих головок має свою діаграму спрямованості.

У багатосмугових АС із рознесеними динамічними головками існують деякі проблеми: різний час затримки сигналів у смугах через затримку у фільтрах кросовера, неточність випромінювання спектру звуку, що призводить до зміщення діаграми спрямованості в області поділу смуг. Різна діаграма спрямованості смугових випромінювачів, залежно від місця розташування слухачів, призводить до тембрального забарвлення звучання музичних інструментів.

Висновок: вторинне звукове поле принципово не може відповідати первинному – рис. 1. Виникає неминуче питання – що робити?

Мал. 1. Вторинне звукове поле принципово не може відповідати первинному

Спочатку трохи історії. У 1898 р. Олівером Лоджем винайдено динамічний гучномовець, конструкція якого в основному збереглася досі. У 1948 р. на Лондонському "Радіо-шоу" було представлено перший гучномовець "DualConcentric" фірми Tannoy, це перший двосмуговий коаксіальний випромінювач, еквівалентний точковому.

Це справді був прорив, який зберігає свої переваги до теперішнього часу, проте коаксіальний гучномовець з рупорним високочастотним випромінювачем має дуже невелику область комфортного прослуховування через загострення спрямованості зі зростанням частоти сигналу. У коаксіальній конструкції високочастотний випромінювач знаходиться у вершині конуса низькочастотного випромінювача, який виконує функцію рухомого (!) Рупора, впливаючи на тембральне забарвлення в залежності від положення слухача.

Наступний крок до створення АСПП зробив інженер В. І. Шоров. Розроблена ним акустична система 30АС103П випускалася заводом "Бурштин" і була описана в [1]. Це двосмугова АС, де дві динамічні головки встановлені в горизонтальній площині і спрямовані кожна на свій конус, що розсіює, переводячи векторне випромінювання в скалярне (неспрямоване). Так як високочастотний випромінювач (головка) встановлений над низькочастотним, абсолютно точкового джерела ми не отримуємо, але в горизонтальній площині виходить джерело з круговою діаграмою спрямованості.

Ще одним кроком до створення точкового всеспрямованого (точніше, з діаграмою випромінювання) джерела звуку стала конструкція (рис. 2), запропонована Ю. Грибановим та А. Клячіним.

Рис. 2. Конструкція АС Ю. Грибанова та А. Клячина

У ній на шести гранях корпусу АС встановлено шість пар головок. Цю АС не можна назвати АСПП, оскільки є векторна складова випромінювання. Але вона є точковим всеспрямованим джерелом звуку. Є ще один недолік: однаковий сигнал випромінюється кількома головками і неможливо досягти їхньої синхронної роботи та ідентичності параметрів. Це може призвести до втрати найтонших нюансів звучання фонограми.

Більше повно ідеології АСПП відповідає так звана контрапертурна АС (рис. 3), запропонована А. Виноградовим та А. Гайдаровим.

Рис. 3. Контрапертурна АС, запропонована А. Виноградовим та А. Гайдаровим

Створюється віртуальний точковий всеспрямований джерело звукового тиску повній смузі ЗЧ. Вертикальна складова звукової хвилі дещо пригнічена. Але ми знову повертаємося до тієї ж проблеми, що й у попередньому випадку – не виходить абсолютно симетричної структури. На високих частотах звукові хвилі, що випромінюються двома головками, можуть не збігатися по фазі, і інтерференція, що виникла, призведе до спотворення вихідного тембру. Спотворення, звичайно, менше, ніж у попередньому способі (менше головок), але проблема залишається. Є ще одна проблема, пов'язана з такою конструкцією. Використання двох широкосмугових головок не завжди дозволяє відтворити необхідний діапазон частот, навіть якщо використовувати коаксіальні (двосмугові). Необхідну трисмуговість у такій структурі реалізувати неможливо.

Принцип роботи третього типу АСПП легко зрозуміти з конструкції, що умовно зображена на рис. 4. Вилучення половини комплекту гучномовців контрапертурної АС дозволяє уникнути властивих їй недоліків. Тут також випромінюються звукові хвилі з круговою діаграмою спрямованості у всьому діапазоні частот.

Рис. 4. Принцип роботи третього типу АСПП

В даний час наша фірма, що має ряд патентів на подібні АС, випускає АСПП за двома структурами. Двосмугові, виготовлені за рис. 5, випускаються у трьох обсягах: 5, 10 та 40 л для побутового використання у житлових кімнатах. Для невеликих кінозалів випускається спеціальна АСПП потужністю 1000 Вт, що забезпечує високий звуковий тиск. Структура АСПП, зображена на рис. 6, реалізує трисмуговий принцип поділу спектра, що спрощує проблему підбору головок. Серед виробів фірми є АСПП з об'ємом корпусу 70 л, вона розрахована на високоякісне відтворення стереофонічних фонограм.

Рис. 5. Двосмугова АСПП

Рис. 6. Трисмугова АСПП

Якщо говорити про особливості АСПП, то в порівнянні з АС прямого випромінювання можна припустити деяке послаблення атаки в звучанні інструментів, оскільки звук випромінюється на всі боки, а не направлено на слухачів.

Але що дає використання подібних АС у реальних приміщеннях? Створюється рівне просторове звукове поле - де ви не знаходилися, скрізь звук тембрально однаковий. Стоїте ви перед АС або збоку – звук не змінюється, вас оточує однорідне звукове поле. Виходить дуже зручне озвучування великих площ: незвичайне відчуття комфортності та емоційної залученості створюють середовище, недосяжне зі стандартними АС. Показані тут три типи АСПП не вичерпують всього різноманіття різних варіантів.

Стверджувати однозначно, що якийсь звук кращий чи гірший за інший при перевищенні якогось порога якості, значною мірою безглуздо: сприйняття - це область емоцій, а вони різні, тому є безліч підсилювачів та акустичних систем. Але що однозначно - цей звук ближче до навколишнього природного.

Як приклад розглянемо акустичну систему АС200, що випускається нашою фірмою. Ця система виготовляється в настільному та підвісному варіанті із застосуванням динамічних головок, що випускаються ТОВ "Лабораторія АСА" [2]. Ми використовуємо як НЧ-головку модель В1602.8, а як ВЧ-головку - Т252.4. На рис. 7 наведено спрощене креслення АС.

Рис. 7. Спрощене креслення АС

Подібна вертикальна конструкція АС дозволяє використовувати як корпус трубу, що вигідно відрізняє її від стандартних кубічних корпусів. Як корпус 11 (рис. 8) обрана пластикова труба ПВХ 200x4,9x2000, яка використовується, зокрема, в каналізаційних системах. Однієї труби завдовжки 2 м достатньо для двох АС. Кільця 1, 2, 6, 10 виготовляють із МДФ товщиною 16 мм. На рис. 9 наведено креслення деталей 2, 6. Деталі кріплять до корпусу потайними шурупами 3x19 мм (3-4 шт.).

На деталь 2, встановлену в нижній частині корпусу, кріпиться фільтр 9 вона має отвір для виведення сигнального проводу. Деталь 6, на якій встановлені динамічні головки, кріпиться в корпусі 11 з умовою, що верхня площина кільця встановлена ​​врівень з нижнім краєм вікон корпусу 11. Для прокладки дроту, що йде до ВЧ-головки 4, в одне з отворів кріплення НЧ-головки 5 не встановлюють саморіз, а пропускають провід на ВЧ-головку, яку закріплюють будь-яким способом (на бонках, конструкції, спаяної з мідного дроту діаметром 1...1,5 мм) і фіксують саморізами, які кріплять НЧ-головку. Основна вимога - це забезпечення необхідного зазору між дифузором ВЧ-головки і конусом, що розсіює 3. Конус, показаний на рис. 10, можна виготовити із МДФ або товстого пластику. Для надання жорсткості пластиковий конус можна запінити.

Рис. 8. Корпус АС – пластикова труба ПВХ 200x4,9x2000

Рис. 9. Креслення деталей 2, 6

Рис. 10. Пластиковий конус

Бажана глянсова, лакована поверхня конуса для зменшення втрат на високих частотах. Конус фіксується на деталі 2 за допомогою клею.

Як звукопоглинач використовується тонкий синтепон, який набивають щільно; Критерієм щільності набивання є бубнення в низькочастотному регістрі. Можна спробувати насипати шар завтовшки 5...10 см дрібного активованого вугілля, який обов'язково зверху закрити синтепоном.

Деталі 1 та 10 визначають зовнішній вигляд, їх можна пофарбувати або фанерувати. Деталь 1 кріпиться до деталі 2 на шкантах або дрібними шурупами, а деталь 10 - шурупами, з випуском сполучного кабелю.

Для надання АС товарного вигляду можна пошити "панчоху" з тонкої синтетичної тканини та прикріпити її степлером до верхньої та нижньої деталі 2.

Схема роздільного фільтра показано на рис. 11.

Рис. 11. Схема роздільного фільтра

Котушку індуктивності L1 намотують емальованим дротом діаметром 0,5...0,8 мм на пластикову трубу діаметром 25 мм, ширина намотування - 20 мм. 120 витків дроту довжиною 10,2 м створюють індуктивність 0,3 мГн. Конденсатор С1 – К73-17 або К78-2 (краще). Резистор R1 опором 0,2 Ом виготовляють з високоомного дроту: беруть шматок довжиною кілька метрів, вимірюють його опір і відкушують відповідну опір частину. Діаметр дроту має бути не менше 0,2 мм. Фазу (полярність) включення голівок визначають дослідним шляхом. Тут на схемі показано полярність, оптимізована при вимірі на "рожевому" шумі.

література

1. Шоров Ст., Янков Ст. Акустична система для самостійного виготовлення. – Радіо, 1997, № 4, с. 12-14.
2. Лабораторія АСА. - asalab.net.

Автор: В. Костін

Дивіться інші статті розділу Аудіотехніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Вчені вважають, що глобальне потепління стало незворотнім 17.06.2021 Дослідник Маркус Рекс, який очолив найбільшу в історії арктичну експедицію, стверджує, що переломний момент для незворотного глобального потепління, ймовірно, вже настав. "Лише оцінка найближчими роками дозволить нам визначити, чи зможемо ми залишити цілорічний арктичний морський лід за допомогою суворого клімату. Зникнення літнього морського льоду в Арктиці - одна з перших наземних мін на цьому мінному полі, один із переломних моментів, який ми починаємо, коли надто далеко заходимо у потепління. І можна по суті запитати, чи ми не настали ще на цю міну і вже не зарахували початок вибуху", - зазначив учений. Рекс вважає, що зникнення літнього морського льоду в Арктиці навесні 2020 року відбувалося швидше, ніж будь-коли. Таких висновків експерт дійшов після 389 днів дрейфу через Північний полюс.

Інші цікаві новини:

▪ Мікрочастинки у складі аерозолів посилюють дощ та вітер

▪ Енергетичні вікна

▪ Ліки випробовуватимуть на симуляторі людину

▪ Трамвай без рейок

▪ Розроблено камеру, яка знімає без відблисків

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Попередні підсилювачі. Добірка статей

▪ стаття Ракета класу S3А. Поради моделісту

▪ стаття Чому найнадійніші та найліквідніші акції називають блакитними фішками? Детальна відповідь

▪ стаття Сапота. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Інфрачервона система керування світлом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Кабріолет. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024