|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Конструювання гучномовця з ортогональними потоками випромінювання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Акустичні системи У статті запропоновано варіант спрощеного розрахунку конструкції гучномовця з ортогональними потоками прямого та зворотного випромінювання. Про особливості роботи цього гучномовця розказано у статтіАкустичне коротке замикання в гучномовці та його подолання("Радіо", 2003, № 1). Одна з переваг такого акустичного оформлення - резонансна частота головки НЧ в ящику практично не підвищується. Одним з варіантів подолання акустичного короткого замикання в АС з електродинамічних головок є запропоноване автором [1] конструктивне оформлення з ортогональним прямого випромінювання потоком зворотного випромінювання (для стислості назвемо таке оформлення типу "ORTHO"). Акустичні хвилі зворотного (тильного) випромінювання головки, що поширюються в обсязі корпусу АС, в процесі відображення змінюють свій напрямок на кут до 270° на всіх випромінюваних частотах і набувають тимчасової затримки по відношенню до хвиль, що фронтально випромінюються (вектори А і В на рис. 1) . Якщо хвилевід зворотного випромінювання головки виключити, то при відкритому АТ виникне акустична компенсація коливань, що випромінюються зовнішньою та тильною поверхнями дифузора гучномовця. У корпусі і особливо в хвилеводі гучномовця доцільно згладити кути обтічниками, як показано на рис. 1 штриховими лініями.
Передня панель 2 розміщена в корпусі 1 під деяким кутом так, щоб згладжувати акустичні резонанси, що виникають при відображенні акустичних коливань поперечної площини корпусу, а також для узгодження внутрішнього об'єму з хвилеводом. Встановлення деки концертного акордеону під кутом, відмінним від прямого, вперше було використано німецькою фірмою HOHNER ще наприкінці 30-х років минулого століття. Така "ламана" дека, формуючи тембр інструменту, надає звучанню м'якості та бархатистості. У гучномовцях з ортогональними потоками прямого випромінювання головки і хвилеводу сумарне випромінювання можна як звукові коливання від якогось еквівалентного випромінювача. Наприклад, для гармонійних сигналів різних частотах діють змінні фази ортогонального потоку акустичних коливань, й у результаті виникають виражені напрями ( " полюси " ) сумарного випромінювання (його математичний аналіз дуже складний). Через неоднозначність фази зворотного випромінювання та різного згасання у хвилеводі (для широкої смуги частот) полюси рухливі і тому не локалізуються на слух. Формули для розрахунку відомих варіантів АТ [2, 3] виявилися непридатними при конструюванні гучномовців, запропонованих у статті [1]. При пошуку зручної та наочної методики розрахунку конструкції було вирішено взяти за основу проектування зовнішній діаметр D електродинамічної головки та виразити всі розміри конструкції гучномовця через цей параметр. Це виявилося дуже зручним для практики конструювання, коли немає відповідної технічної літератури. В результаті великого обсягу експериментальних робіт встановлені залежності, використовуючи які можна визначити будь-який розмір корпусу гучномовця "ORTHO". Позначення наведено відповідно до рис. 1: Н = (2...2,4) D - висота ящика; В = 1,2D – ширина передньої панелі; F = 0,9D – висота екрану хвилеводу 3; h = 0,7D – відстань від центру головки 5 до нижньої кромки передньої панелі; Do – 0,9D – діаметр отвору під головку; G = В – глибина корпусу 1; З = 1,8D – висота панелі 2; М - відстань між передньою панеллю та стінками ящика; b – товщина матеріалу корпусу; S ≥ 0,5D2= М(В - 2Ь) - допустима площа прохідних перерізів хвилеводу 3. На панель 2 можна встановити дві та більше динамічних головок, тоді розміри корпусу доведеться скоригувати з урахуванням співвідношень площі дифузорів та перерізу хвилеводу.
На відміну від закритого корпусу, в цій конструкції акустичний вплив тильного звукового потоку слабший, тому що практично вся акустична енергія зворотного випромінювання головки виходить через хвилевод в простір, що озвучується. У зв'язку з цим як матеріал для гучномовця можна використовувати деревостружкову плиту (ДСП) або фанеру товщиною 8... 16 мм (більший розмір вказаний для гучномовця потужністю 100 Вт). Це дозволяє зменшити масу корпусу АС. Його елементи пов'язані між собою за допомогою рейок, клею, придатного для склеювання дерева та шурупів. Діаметр отвору Do під головку вибирають рівним зовнішньому діаметру гофру дифузора. Отвір розташовують вертикальної осі симетрії передньої панелі. Ґрати для гучномовця та обробку корпусу можна виконати виходячи з художнього смаку та можливостей радіоаматора. Для захисних ґрат автор використовував дрібнокомірчасту сітку, вирізану у вигляді квадрата і натягнуту на точкових опорах. Захисну тканину приклеюють до металевого кільця, закріпленого всередині отвору панелі. Тильна кришка 6 має бути жорсткою; її закріплюють шурупами до рейок 7, встановленим на стінках корпусу 1. При цьому поверхні, що сполучаються ущільнюють стрічкою з тонкої листової гуми. Під корпусом 1 є опори 4 брусків жорсткої гуми. Зауважимо, що встановлення корпусу гучномовця на підставку висотою до 1 м краще розміщення його безпосередньо на підлозі. Акустичне оформлення типу "ORTHO" досить ефективне для встановлення в стіні і навіть на стелі. Гучномовці АС можуть бути виконані пасивними або активними (із вбудованими УМЗЧ). Електричні роз'єми встановлюють у нижній частині задньої стінки. Особливо слід зробити деякі зауваження щодо вибору головок для таких гучномовців. Автор рекомендує використовувати вітчизняні динамічні головки, перелік та технічні характеристики яких можна знайти у [4]. У порівнянні з відомими типами АТ, збудований гучномовець типу "ORTHO" розвиває в ближньому просторі майже подвоєну акустичну потужність. За рахунок отримання двох ортогональних потоків випромінювання таке акустичне оформлення дозволяє отримати в приміщенні прослуховування "об'ємніше" звучання. Якщо головка 5 (НЧ-СЧ) недостатньо широкосмугова, на зовнішній екран хвилеводу можна встановити високочастотну динамічну головку, що підключається до УМЗЧ через ФВЧ. Також можна встановити і індикатор перевантаження АС. У такому динаміку можна встановлювати електродинамічні головки діаметром від 100 до 450 мм. Автор рекомендує використовувати широкосмугові головки з низькою механічною добротністю та великим діаметром дифузора. Якщо головка має помітний підйом АЧХ на частоті електромеханічного резонансу, то виробник АС повинен розуміти, що цим створює багато непотрібних турбот і робіт. Пригнічення резонансу можна здійснити електрично та механічно. У першому випадку послідовно з котушкою головки має бути включений паралельний коливальний контур, налаштований частоту електромеханічного резонансу. Добротність контуру повинна відповідати добротності використовуваної голівки. Щоб виконати відповідні вимірювання, потрібно мати генератор звукових частот, вольтметр, конденсаторний мікрофон, частотомір, вимірювач індуктивності та ємності, використовуючи методику ГОСТ 16122-70. Але слід пам'ятати, що добротність головки - величина зовсім на постійна; вона залежить від амплітуди коливань дифузора та обмеженої гнучкості механічного підвісу. Інший спосіб придушення електромеханічного резонансу здійснюють введенням в гучномовець акустичних втрат, наповнюючи корпус ватою, повстю або іншими подібними матеріалами або резонаторів, налаштованих на частоту електромеханічного резонансу гучномовця. Розрахунок частоти резонатора Гельмголид проводять за формулою fr = 0,5/π-Cv√s/(Vl), де V - об'єм корпусу резонатора, м3; s - площа вихідного отвору резонатора, м2; l – довжина отвору резонатора в метрах; Cv - швидкість поширення звуку повітря, 340 м/с. За своєю конструкцією резонатор Гельмгольця нагадує пляшку. До речі, корпус АС, з фазоінвертором, також являє собою резонатор. Саме це призводить до спотворення відтворення низькочастотних звуків, випромінюваних АС. Вбудований резонатор був встановлений в АС радіоли "Симфонія", яка відтворює низькі частоти дуже одноманітно: у вигляді звуків, що бухають, незалежно від типу музичного інструменту. Це, мабуть, і призвело до відмови від використання такої конструкції АС, яка застосовувалася ще в 30-х роках минулого століття в радіоприймачах, що мають відкритий корпус [6]. Гучномовець "ORTHO" випромінює фактично два звукові потоки: А і В (рис. 1). Отже, і акустичні виміри повинні відрізнятися від загальноприйнятої методики, визначеної вищезазначеним ГОСТом. Звуковий тиск кожного потоку вимірюють окремо в безеховой камері, великому приглушеному приміщенні або просто на повітрі в тиху погоду з використанням перерахованої вище апаратури. Розміщення вимірювального мікрофона та гучномовця показано на рис. 2 а структурна схема стенду для вимірювання характеристичної чутливості (ефективності) гучномовця вимірювання АЧХ наведена на рис. 3.
Як генератор сигналів, що збуджують гучномовець, можна використовувати потужний генератор шуму, наприклад, типу Г2-12, що має низькоомний вихід. Якщо використовувати малопотужний генератор шуму, то потрібний УМЗЧ, краще безтрансформаторний. Слід мати на увазі, що форма АЧХ АС буде значно згладженою, що цілком відповідає дійсному стану справ, оскільки спектри мови та музики є широкосмуговими, а сигнали подібні до шумових. Відстань між гучномовцем та вимірювальним мікрофоном вибирають у межах r = (2...4)d, де d - середній розмір дифузора гучномовця. Найчастіше використовується r = 1 м [2]. Напруга, що підводиться до гучномовця, обчислюють за формулою U=√0,1PномRhom(3) де Pном - номінальна потужність гучномовця; Rhom – номінальний вхідний опір гучномовця. При випробуваннях на номінальну потужність синусоїдальну напругу встановлюють рівним номінальному, а шумове - 0,707 від номінального. Вимірювачем звукового тиску є конденсаторний мікрофон ВМ1, підключений до входу мілівольтметра PV2 (наприклад, ВЗ-33). Звуковий тиск залежить від частоти, тому вимірювання проводять щонайменше ніж у десяти точках АЧХ. Якщо вимірювання проводять за допомогою шумових сигналів, то вимірювальний стенд за схемою на рис. 3 вводять третьоктавний фільтр, на середній частоті якого і проводять вимірювання звукового тиску. Число цих фільтрів визначається шириною АЧХ. Якщо на АЧХ є провали та піки вже 1/8 октави, їх до уваги не беруть. Величина виміряного акустичного тиску визначається за формулою р = Uo/Eoc, де Uo – напруга на виході вимірювального мікрофона, мВ; Eoc - чутливість вимірювального мікрофона вздовж осі на частоті, що вимірювається, мВ/Па. Для підвищення точності вимірювань бажано, щоб діаметр мікрофона був якнайменше, тому що наближає метод до вимірювань у плоскій хвилі. Використання електродинамічних мікрофонів, що мають велику нерівномірність АЧХ, дозволяє отримати результати вимірювань, що мають лише якісний характер. Декілька кращих характеристик мають електретні конденсаторні мікрофони, а також стрічкові. Мікрофон вимірювання повинен мати паспорт, виданий метрологічною організацією. Середній звуковий тиск за отриманою АЧХ визначають за формулою
де рк - звуковий тиск, що розвивається гучномовцем на частоті fk або середній частоті k-го третьоктавного фільтра; п - число частот або смуг виміру (їх має бути не менше 10). При нерівномірності частотної характеристики менше ніж 12 дБ середньоарифметичне значення визначається за формулою
Характеристичну чутливість гучномовця Ех, отриману на відстані 1 м на робочій осі між вимірювальним мікрофоном і гучномовцем (при потужності, що підводиться 1 Вт), визначають за формулою Еx = Рср/(l√P), де РСР - середній звуковий тиск, Па, що розвивається гучномовцем у номінальному діапазоні частот; l – відстань від робочого центру головки до вимірювального мікрофона, м; Р - електрична потужність, Вт, що подається на гучномовець. Ефективно відтворюваний діапазон частот знаходять АЧХ гучномовця шляхом визначення частот, відповідних точках перетину прямий, паралельної осі частот, з частотною характеристикою гучномовця. Пряму лінію проводять на 10 дБ нижче середнього звукового тиску в октавної смузі частот pср.окт, що відповідає максимальній чутливості гучномовця. Цей рівень визначають за формулою
де ро = 2-10-5 Па – поріг чутності на частоті 1000 Гц. Для синусоїдального сигналу кількість точок відліку має бути не менше 7 (через 1/6 октави), для третьоктавних фільтрів - не менше 3. Нерівномірність АЧХ визначають у номінальному та робочому діапазонах частот. Характеристику спрямованості одержують у заглушеній камері або на відкритому повітрі шляхом повороту АС щодо нерухомо встановленого вимірювального мікрофона на відстані 1 м через 5-10° у діапазоні значень 0-360°. Ширину характеристики спрямованості визначають за графіком лише на рівні 0,707 (-3 дБ). Спрямованість визначають однією або кількох частотах або середніх частотах третьоктавних фільтрів під час проведення вимірювань на шумових сигналах. Як випливає із зазначеного вище, для кваліфікованої оцінки параметрів АС або АТ необхідно провести значний обсяг метрологічних робіт та обчислень. Якщо зважити на те, що для оцінки ефективності акустичного оформлення необхідно виміряти електроакустичний коефіцієнт корисної дії Kea = Pa / Pe де Ра – акустична потужність; Ре - вхідна електрична потужність, кількість вимірювань виявляється досить великим. Акустичну потужність можна визначити за формулою Ра = 4πр2r2рско, де р - акустичне тиск з відривом r, Па; р – щільність повітря; с - швидкість поширення звуку, що дорівнює 340 м/с; К - коефіцієнт концентрації, який можна прийняти рівним 1 ...3 залежно від частоти. При конструюванні гучномовця типу "ORTHO" слід мати на увазі, що перераховані вище електроакустичні параметри значною мірою залежать від динамічних головок, що застосовуються. Якщо головка, скажімо, не відтворює низьких частот, то ніяка конструкція корпусу не зможе компенсувати цей недолік. Таке акустичне оформлення не "псує" АЧХ гучномовця, і це виявляється однією з вирішальних переваг у порівнянні з відомими конструкціями АС. У запропонованому акустичному оформленні можна застосовувати головки з дифузорами круглої, прямокутної чи еліптичної конфігурації. Встановивши на передню панель дві головки, можна збільшити номінальну потужність, опір випромінювання, зменшити нерівномірність АЧХ. література
Автор: В.Носов, м.Москва
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ідентифікація користувача по бейджу ▪ Бездротова миша Corsair M75 Air ▪ Нановолокно на основі деревини ▪ Електровелосипед з автопілотом
▪ Розділ сайту Електромонтажні роботи. Добірка статей ▪ стаття Що за комісія, творець, бути дорослою дочкою батьком! Крилатий вислів ▪ стаття Бухгалтер з обліку позикових коштів. Посадова інструкція ▪ стаття Радіоприймач прямого посилення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Зарядний пристрій живлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page