Громкоговорители и акустические системы
Громкоговорители — это устройства для преобразования электрических колебаний в звуковые, акустические колебания воздушной среды. Громкоговорители являются последними звеньями звукопроизводящего тракта (или линии связи), их свойства оказывают решающее влияние на качество его работы.
Громкоговоритель — устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителя, акустическое оформление, необходимые электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и т. п.).
Головкой громкоговорителя называется пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования сигналов звуковой частоты из электрической формы в акустическую.
Пассивный громкоговоритель — это громкоговоритель, не увеличивающий энергию электрического сигнала, поступающего на вход головки, а активный — имеет усилитель и поэтому увеличивает энергию сигнала.
Наглядно устройство головки громкоговорителя представлено на рис...
Головки могут различаться по конструкции и принципу действия. В аудио- и видеотехнике наибольшее распространение получили электродинамические головки прямого излучения (диффу-зорные).
Принцип работы головки основан на явлении перемещения проводника с током, помещенного в магнитном поле. При протекании тока по звуковой катушке 6, находящейся в магнитном поле, катуш
ка перемещается и увлекает за собой скрепленный с ней диффузор 1. В результате колебания диффузора создается звук.
Преобразование электрического сигнала в звуковой сопровождается появлением искажений: частотных (линейных) и нелинейных.
Частотные (линейные) искажения возникают из-за неодинаковой эффективности воспроизведения различных частот. Так, излучение низких частот возрастает при увеличении размеров диффузора, повышений гибкости подвижной системы. Такая головка хорошо излучает низкие частоты, но плохо — высокие частоты звукового давления, так как массивный диффузор не успевает реагировать на быстрые колебания звуковой катушки. Для эффективного излучения высоких частот необходимы малые размеры и масса подвижной системы.
Отсюда становится понятным, что для качественного воспроизведения звукового диапазона необходимо применять отдельные головки для воспроизведения низких, средних и высоких частот.
Низкочастотные головки воспроизводят диапазон частот от 30—50 Гц до 1000—2000 Гц; среднечастотные — от 500— 1000 Гц до 3000—5000 Гц; высокочастотные — от 3000— 5000 Гц до 15 000—25 000 Гц.
В наиболее простых громкоговорителях используются широкополосные головки, воспроизводящие диапазон от 70— 100 Гц до 10 000—12 000 Гц.
Для улучшения воспроизведения высоких частот такие головки часто имеют дополнительный диффузор в виде небольшого конуса, вклеенного в основной диффузор.
Акустическое оформление громкоговорителя является необходимым условием для его нормальной работы и связано с необходимостью устранения взаимодействия противофазных звуковых волн, излучаемых передней и задней сторонами диффузора. Наиболее часто применяемой конструкцией является закрытая акустическая система и фазоинвертор, гораздо реже применяется открытая акустическая система
рис... Акустическое оформление громкоговорителей: а) закрытая система; б) открытая система; в) фазоинвертор
Наиболее эффективной конструкцией акустического оформления является фазоинвертор в), где полезно используется излучение задней стороны диффузора. Задняя волна, созданная задней стороной диффузора, излучается через отверстие в колонке. Размеры колонки подобраны так, что на пути от задней поверхности диффузора до отверстия звуковая волна меняет фазу на противоположную. В результате звуковая волна, излучаемая отверстием, синфазна ее звуковой волне, излучаемой головкой, и, как следствие, интенсивность излучения низких частот увеличивается. Эффективность работы фазоинвертора зависит от объема колонки (ящика) и площади отверстия.
Открытая акустическая система используется там, где главным требованием являются простота конструкции и низкая стоимость.
Акустическая система — это широкополосная звуковоспроизводящая система средней и большой мощности 10— 1000 Вт и более. Акустические системы могут быть встроенными и выносными. Встроенная акустическая система — это система, в которой в качестве акустического оформления используется корпус РЭА. Выносная акустическая система — это система, конструктивно не связанная с совместно используемой РЭА.
Акустическая система состоит из громкоговорителей, которые монтируются в звуковой колонке.
Основные функциональные показатели
(технические характеристики)
динамических головок, громкоговорителей
и акустических систем
Верность воспроизведения информации любой звукопро-изводящей аппаратуры зависит от качественных показателей электроакустических преобразователей.
Основными техническими характеристиками динамических головок, громкоговорителей и акустических систем являются:
♦ номинальная мощность;
♦ коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник);
♦ диапазон воспроизводимых частот;
♦ среднее звуковое давление;
♦ чувствительность.
Номинальная мощность (Вт) — электрическая мощность, при которой нелинейные искажения не превышают оговоренных значений. Эта мощность определяет среднюю громкость звучания.
Коэффициент нелинейных искажений (%) (коэффициент гармоник) определяет искажения звучания, характеризующиеся возникновением в воспроизводимом спектре звуковых частот составляющих гармоник, отсутствовавших в подводимом сигнале. Появление этих гармоник вызывает различные помехи (дребезг, хрипы и др.).
Искажения до 2% слушателем не ощущается, до 6% — практически незаметны, до 8% — становятся заметны.
Диапазон воспроизводимых частот (в Гц), показывает, какие электрические колебания могут быть преобразованы в звуковые. Он определяется частотной характеристикой по звуковому давлению — графическим изображением зависимости уровня звукового давления от частоты сигнала.
Это диапазон частот, в котором задаются электрические и электроакустические характеристики громкоговорителя.
Среднее звуковое давление (в Па), т.е. давление, создаваемое динамической головкой или громкоговорителем на расстоянии 1 м. От него зависит громкость звучания. Давление 0,8—1 Па достаточно для озвучивания помещения площадью 75—100 м2; 0,5—0,6 Па — площади 25—30 м2; давление 0,3—0,4 Па обеспечивает звучание средней громкости в помещении небольшой площади; 0,1—-0,2 Па — тихое звучание, слышимое лишь на расстоянии 2—-3 м от громкоговорителя.
Чувствительность — это отношение звукового давления, создаваемого громкоговорителем на расстоянии 1 м в неограниченном пространстве, к корню квадратному из потребляемой мощности.
Чем выше чувствительность, тем громче звук при заданной мощности подводимого сигнала.