close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1popyanev d visokogovoriteli i ozvuchitelni tela

код для вставкиСкачать
УДК 534.232
В к н и гата с а р а зг л е л а н и о с н о в н и т е въ п р оси , от нася щ и с е за
р и со к о 1х » < ^ и т е л и т е и о зв у ч и т е л н и г е т ел а . Д а л е н н са о п р е д е л е ­
ния иа о с н о в н и т е п о н я п ш , и зп ол зуван и п ри е л ек гр оак усти ч н и т с
п р е о б р а зу в а т е л и , и кратки св ед ен и я за ч овеш к и я с л у х . Р а зг л елам а е о сн о в н а та т е о р и я на е.тектроак усти чн и те п р ео б р а зу в а ­
т ел и о т д в и г а т е л ен ти п , с г с г а о е и п са ек в и в азен ти гге и м за м е сти тел н и с х е м и н а б а за т а на елек тр ом ехан и ч н ата и ел ек т р о а к у сти ч н ата ан а л о ги я .
П о со ч ен и
са
о сн о в н и т е
п арам етри на
в и со к о го в о р и тел и те н о зв у ч и т е. 1Н>ле тел а, и р н н щ т ъ т на д ей с т в и е
и у ст р о й с т в о т о им. П о д р ^ н о с а р а згл ел ан и ф ак тор и те, о п р е д е ­
ля щ и к а ч ествен и те им пс;-.<азатели, както и м ет о д и т е з а гю добря в е и е т о нм.
Д а д е н и с а пълн и св ед ен и я з а п ок азател и т е иа п р о и зв еж л а н н т е о т б ъ л га р ск а та р а д и о ел ек тр он н а п ром и ш л ен ост в и сок огов о­
р и тел и и о зв у ч н т ел н и гела. как то и к он стр ук ц и я та на зн ач и те­
л е н ^ х ) й о зв у ч н т е л н и те.та, к ои то м огат д а с е и зр а б о т я т с
б ъ л га р ск и в и сок огов ори тели .
К н и гата е п р ед н а зн а ч е н а за ш и рок к р ъ г читатели , к ои то
ж ел а я т д а о с ъ щ е с т в я т к а ч ествен о о зв уч ав ан е н а ж и л и щ ет о си .
Т я м о ж е д а б ъ д е п о л е зн а и на специа-листите. зан и м ав ащ и с е с
п р о и зв о дств о и ек сп лоатац и я и а високоговорител»/ и о зв уч н т ел н и
тел а .
|в(?г1Ь<)А
; ТЪ-‘^КМ1ЦР
с
Д Н М И ГЬР Ф, ПОПЙНЕВ, 19ЙЗ
С/О Ли$:аи(ог, $ о П а
€21.3
ПГ Е Д Г О В О Р
1\ игата и^^а
ц-.л да запозаге широкия кръг читатели с
едгп - с т 07 зву копалъчкаипп е електроакустичги! преобразува­
те."’]
•тсокого13ор|1телиге п озпунпелиитс тела. Дефинирани са
осг'0 1 Л .'.с слек"роакусгнчпп понятия, отнасящи со за вксокоговор ш е л ш е п озаучителнитс те.та, както и основните параметрг] []а
тези чреобразуратели, като са снаг-.ети! препоръките 1 1 а МЕК и
СПИ п изпсквйпияга 1 га БДС. Разгледани са основните свойства
па чоиешкия слух, определящи в значителна степсЕг изискванията
към гозпронзвеж дащ ата електроакус гичпа апаратура. Даден е
Принципът па действие и осЕговпата теория, св'ьрзана с високоговорито"|[те и озвучителните тела. Посочени са някои методи за
п о зи т а зне качествените 1 пл показагсли. КЕгигата съдърж а достагг - I
сведения за почти всички високоговорители и
озвучи 1 елип »ела, произвеждан»] о г бъ.чгарската раднопромишдеиосг, Ц| сочени са редица комбинации от български високоговор и те .. 1, с които може да се реализират висококачествени озву^ителнм тела, като са дадени и необходимите да 1 гнн за разделител­
ните филтри.
В кчшгата е пзползувана М еждународната система за измерва­
тели»» единици СП. Величините са означени съгласЕго изисква­
нията на БДС.
Изказвам своята горещ а благодарЕЕОС» »Еа трудолюбивия колект»1П иа секция „ЕтектроаЕсустика“ от Инст»пл^та по радиоелекгроЕшьа — София, КОЙТО м»[ оказа неоценимо съдействие за написванезо иа тази Еснига.
М 1 ЮГ0 съм благодарЕЕЕ на рецеЕЕзентпте лоц. Иван Вълчев и
1 ЕНЖ. Атанас П ачевуров, както и на ЕгаучЕЕия редактор инж. Ва­
силка Петрова за проявеното старание при рецсЕЕЗПрането и редактсщането на Еснигата, с което допринесоха за значителното й
подоОряваие.
С благодарност щ е приема вс 1 ечни критични бележки, конто
читателите изпратят на адреса на издателството.
Авторът
1'ласа
първа
ОСНОВНИ понятия
1.1. Въведение
Основните помпгпя, свьрзанн с вис(л<оговорителите п озвучнтслннте тела, са основни понятия за слекгроакустиката изобщо.
В С1}едн1 ш курс на обущ нпе по ([зпзика се изучават, макар и бегло,
принципите, 1 га кокто се изгражда електроакустпката. Д ават се и
определения на някои от основните понятия. В бига на хората
са получили широко разпространение термините, които се изпол­
зуват при описване иа явленията, свързани с иъзнпквапсто, въз­
произвеждането II разпространението па звукови картини. Следо­
вателно може да се смята, че терминологията на слектроакустиката се ползува с широка популярност.
Развитие го на всяка наука води до непрекъснато усъвършепствуване па нейната терминология, изразявап^о се предимно в
прецизирането, у-точпяването и обогатяването й. С оглед да се
избсп:е влиянието, което могат да окаж ат някои неправилно
усвоени II ти в'ьзприети тсрмнии, тук щ с бьд ат дефинирани ос­
новните понятия, които ще се използуват в следващия текст.
Дефишииштс ще бъдат дадени в съответствие с препоръките на
Международната електротехническа комисия (МЕК) и с действуващнте Бьлгарски държавни стандарти (БДС).
1.2. Звук
Акуст ичнот о т репт ене е движение па частпщгге на една
еластична среда около едно равновесно положение. Същото опрсделспне важи п за понятието вибрация. В зависимост от това,
дали акустичните трептения могат или ие мо'-ат непосредствено
да се приемат от човека чреч неговия слухов орган, те сс раз­
делят на звуж, ннфразвук, ултразвук.
а. З в у к — акустпчио трептене, което може да предизвика слу­
хово възприятие у човека или може да възбз'ди чувство иа чу­
ваме.
б.
— акустично трептене, чиято честота е пз-ниска
от долната граиична честота на звука, която се намира в ипгервала от 16 до 20 И г.
в. У л т р а зву к — акустичио трептене, чиято честота е по-зисока от горната граиична честота па зв:/ка, която за човек с
нормален слух се памнра в 1 И1те|)вала от 16 030 до 20 00 ) Ь х. Тя
зависи от възрастта на човека (за хора с напреднала пь:.г»аст
може да намалее дори до 8000 Иг). Прието е за границт м с ж .у
звука и ултразвука да се смята акустично трептене с ч-стота
20009 Нг. Трептения с много висока честота се наричат хнлсрзвук.
Освен това звукът може да бъде:
а. Чист зву к (т он) — звук, създаван от спиусощщли./ акус­
тично трептене.
б. С лож ен (съставен з в у к ) — звук, съставен от два к.Ъ1 повече
чисти звука.
а В иещ з в у к (виещ т о н )— звук, чиято честота се ш меия перио­
дично около една средна стойност. Понякога у пас се използува
и терминът вобел звук.
Съгласио опреде.тенията на М ЕК понятието звук е общо по­
нятие, съвпадащ о по съдърж ание с понятията акустичио -треп­
тене и вибрация, като се разделя на чуваем звук, ннфразвук и
ултразвук. V пас понятието звук включва само онзи спе-:тъ]; от
акустичните трептения, който може да се възприема слу:-:оьо от
човека. Когато се каж е звуков спектър, се има пред вщ-. честот­
ният спектър от 20 Иг до 20 000 Нг. Като обобщаващо поплтпс се
използува терминът акустичио трептене.
Първоначалио понятието звук е включвало всичко оисаз, кое­
то може да се чуе, т. е. периодични и непериодични трептения
на въздуха в обхвата от честоти, възприемани от човешкото у-хо.
Обаче трябва да се има пред В[Щ, че не само въ в вьчдуха,
но к във всяко вещество независимо от агрегатното му състоя­
ние (твърдо, течно или газообразно) могат да възникнат а!сустпчии трептения, ако веществото в съответното агрегатно състояние
притежава еластични свойства. Тезя трептения могат да се въз­
приемат като звук непосредствено от човешкото ухо или чрез
въздуха като свързващ а среда, ако се извърш ват с честота от
звуковия спектър. Ако честотата на трептене се намира извън
звуковия спектър, не се възбуж да чувство на чуваке — трептене­
то представлява ннфразвук или ултразвук. Практически ипфразвукови трептения са полу-чени с честоти, клонящи към н у л а Ул­
тразвукови трептения при лаборатории условия са полушени до
10* МНг. Трептенията на кристатните решетки същ о представлть
ват ултразвукови акустични трептения, чиято честота достига до
10е МИг.
1.3.
Ш ум
Ш ум ът прелстаи,-|5»г.а непостоянно, статистически случайно
акустичио трептене. Тон може да бъде определен още и като
неприятен, нежелателен звук или друго смущение със случаен
характер.
Ш умът може да бъде:
а. С луча ен ш ум — акустично трептене, дълж ащ о се на съвЕсупността иа голям брой елементарни смущения със случайно
разпределение във времето,
б. Б я л ш ум — шум, чиято спектрална плътност на звуковото
налягане е независима от честотата.
в. Р озое ш у м — шум, чиято спектрална плътност иа звуковото
налягане е обратно пропорционална иа честотата. Това означава,
че при повишаване п а честотата звуковото налягане трябва да се
понижава с постояина стръмпост, равна на 3 бВ на октава.
1.4. Звукова вълна и звуково поле
О т даденото определение се вижда, че звукът представлява
състояние па средата, състояние на веществото, характеризиращо
се с това, че частиците му трептят около едно равновесно поло­
жение. Всяка частица яри трептенето си привежда в трегггене
съседните си частици; тя предава своето състояние и па съсед­
ните си частици. Така звут<ът се предава, разпространява в опре­
делена посока и,Щ1 въ в всички посоки. Предаването на трептения­
та от частица на частица в една среда се нарича м еха н и ч ен
вълнов процес или м еханично вълново движ ение. Казва се още,
че в средата се разпространява м еха н и ч на вълна. Когато треп­
тенията са акустични, се говори съответно за акустичен вълнов
процес и за разпространение на акустични вълни. В настоящата
книга ще бълат разгледани високоговорители и озвучнтелни тела,
които работят във въздушна среда; поради това разг.теждането
на акустичните явления ще се ограничи само за газова срсда.
Предаването на звука в газова среда се осъщ ествява посредством
сгъстяване и разреждане на газа.
Разпространението па сгъстяването и разреждането па една
газова среда, предизвикани от акустичио трептене, се нарича
звукова вълна.
О бластта от пространството, в която се разпространяват зву­
кови вълки, се нарича звуково п о ле. Казва се още, че областта
е средищ е иа звулсово по.те.
1.5. Характеристики на звуч^а и звуковото поле
а. Ст атично н а л я га н е в дадена т очка и а средат а — иалягаието, което ще същ ествува в тази точка в отсъствие на зву­
кова вьлна (или па акустично трептене).
б. М ом ент но звуково н а л я га н е в дадена т очка и а среда­
т а — разликата меж ду налягането, същ ествуващ о в разглеждания
момент в дадената точка, и статичното налягане.
Звуково налягане съществува само ако съществуъа звужово
поле, поради което се казва моментна стойност на звутсовото на­
лягане в дадена точка на звуъовото поле вместо в дадена точка
на средата.
Съгласно М еждународната система за измерителни единици
(СП) единицата за звуково налягане се нарича ласкал (Ра), Зву ­
ковото налягане се означава с р. Един ласкал е равеп на иютон
иа квадратен метър (П/т®). В системата С 0 5 звуковото налягане
се изразява в мккробарп (рЬ), като един микробар е равен на
дина на квадратен сантиметър (<1уп/сга®).
Връзката между двете единици е
1 Ра--10 рЬ.
(1.1)
Звуковото налягане в дадена точка на звужовото поле зависи
и от времето. На фиг. 1.1 е показана една произволиа функция
на моментното звужово налягане от времето, отнасяща се за опре­
делена точка от звуковото поле. З а разгледания интервал от
време в точката се извършва само сгъстяване на частиците на
средата.
Максималната абсолютна стойност на моментното звуково
налягане в даден интервал от време се нарича м а к си м а лн о з в у ­
ково н а л я г а н е — ртах.
Минпмалната абсолютна стойност на моментното звуково на­
лягане Б даден интервал от време се (шрича .и и ни м а лно зву к о во
н а ляга н е—
в. Еф ект ивна ст ойност н а звуковот о н а л я га н е — средпоквадоатпчната стойност на моментното звуково налягане за даден
интервал от време. Ако се разглеж да чист звук (чист топ), ефек­
тивната стойност се определя за едни период.
В следващия текст терминът звуково налягане ще се изпол­
зува в смисъл на неговата ефективна стойност, освен ако изрично ие е споменат друг смисъл.
Ф и г. 1 .1 . И зм е н е н и е н а зв у к о го т о н аляган е в д а д е н а
о т п р о стр а н ств о то в ъ в ф ун к ц н к на в р ем ето
тсчка
г.
Осорост н а з ву к а — пътят, който изминава звуковата вълна
в еднородна среда за единица време. И зразява се в метри за
секунда (га/з) п се бележи с с. Дефинираната скорост на звука
в същ ност е скорост на разпространение на звуковата нълна. Тя
трябва да се различава от скоростта на трептене на частиците
на срещ та, в която е възбудено звуково поле. Скоростта па
звука е постояина величина и нейната стойност зависи само от
парг.метргггс па средата. З а въздух със статично начягане р^ —
= КЯ Ра, плътност ро = 1 ,2 7 6 к § /т ^ и температура 0®С скорост­
та иа звука е 331,7 т /в . При температура 20®С скоростта на зву­
ка е 343,7 щ/5. Зависимостта на скоростта на звужа с във възду­
ха от температурата / се лава с израза
с=3.31,7 + 0 .6 /.
( 1.2)
Ско}’остта па разпространение на звука слабо зависи от отно­
сителната влажност на въздуха — при промяната й от 0 до ЮОУо
скор(-с 1 1 а на звука се изменя са.мо с 0,5 т /з .
в кислородна среда при 0°С звуковите пълни се разпростра­
няват със скорост 316 га/5, в азотна среда — с 338 ту5, а във
водородна среда — с 1261 ш'5.
д. Ф ронт на звук о ва т а
— повърхността, к о я ю сс по­
лучава от съединяването на всички С'ьседни точки на дадено зву­
ково поле, в кокто звуковото налягане п фазата в дадек ^^омент
са равнк. При падлъжнн звукови сьли]| фронтът нм е ш-сщги
перпендикулярен на посоката на разпространение.
е. З в ук о в а енергия — енергията, която сс пренася о 1 ззукопите вълни. Измерва се в джаули (Л).
ж. З в у к о в а мощ ност — звукова енергия, пренасяна от звуко­
вите В1 >лнк за едкница време. Измерва се във ват (\У).
а И нт ензивност на звуковат а вълна — звукова мовеност,
която преминава през площ 1 гп® от фронта на звуковата вълн а
Измерва се във ват на квадратен метьр
Д оскоро а,место
нктепзивност се казваше сила па звука.
и. П лът ност н а звуко ва т а е н е р ги я - количеството г.зукова
енергия в единица обем. Измерва се в дж аул на га®
к. И нт ерф еренция — взаимодействие между две или повече
звукови вълни, разпространяващи се в даден момент през опре­
делена точка на звуковото поле.
1.6. Чист звук
Ако звуковото поле се поражда от разпространението на чист
звук, мо.мептното звуково налягане в дадена точка на това поле
ще представлява една синусопдална фушкцпя от времето (фиг. 1.2).
Такава звукова вълна се характеризира със следните величини
(параметри):
а.
Ф а за н а звуко во т о н а л я га н е
стадий на измеис!ше съ­
стоянието на средата (налягането) в разглежданата точка по
отношение на което н да е нейно състояние (налягане), условно
прието за началпо. И зразява се с единиците за измерване па рав­
нинен ъгъл — радиан (га<3) или градус (*). Обикновено за начално
състояние на средата се приема състоянието, при което нейпите
частици се намират в равновесното си положение, т. е. в средата
не се разпространява звукова вълна и частиците й не т^зпършват
трептения. В този случай налягането в разглежданата точка е
равно иа атмосферното налягане, моментната стойност иа звуко­
вото налягане е равно иа нула. Точките ^4 к В от фиг. 1.2 ппитехлават еднаква ф а за — те се характеризират с м а к с и м ат а мо­
ментна стойност на звзъовото налягане, съответствуващ о па мак-
10
симално сгъстяване па частиците иа средата, установено след
равни иптерш лн от време спрямо момента на нулевата стойност
на звуковото налягане. Ф азата па звуковото налягане придобива
същ ествено значение, когато в дадено пространство се създава
звуково поле, породено от два цлп повече източници.
Ф иг. 1.2 . И зм е н е н и е н а зв у к о в о т о н ал я ган е в д а д ен а точка
о т п р о стр а н ств о то в ъ в ф ун к ц и я н а в р ем ет о п р и р а зп р сс г р а н ен и е н а ч и ст зв у к
б. П ериод Т — най-малкият интервал от време, в кран па
който звуковото нал51гане в разглеж даната точка има същ ата
фаза, както и в началото. Иа фиг. 1.2 е показан периодът Т.
И змерва се в секунди (з) или нейните кратни.
в. Чест от а / — броят на периодите за една секунда. Едини­
цата за измерване па честотата е херц (Нг). О т кратните й ве­
личини в еле!Строакустиката се използува главно килохерц (кНг).
В математическите зависимости, дадени в тазк книга, честотата е
изразена в Нг.
М еж ду честотата и периода същ ествува зависимостта
/,Г = 1 ;
/= + .
(1.3)
г. А м п л и т у д а рщ— макспмалпата стойност на звуковото на­
лягане за време един период.
Моментната стойност на звуковото налягане р се определя с
израза
(1.4)
1
!/
I
фщ -. 1.3 . И з м е н е н и е на зп у к о п о то
н а р а зн р о стр а н егш ето н а ч и ст зп ук
н аля ган е п о
п осок а
къ,.гегп
«о=2те/ е ъгловата честота;
9,3 — иачалната фа:»а, която мож е да бъде равна к
на ну.ла.
д.
Д ъ л ж и н а на звуко ва т а вълна — разстояние, което измина­
ва ра чгространяващата се звукова вълна за един период. Д ълж и­
ната на звукош та вълна е пространствен параметър. На фиг. 1.3
е показано изменението на моментната стойност на звуковото на­
лягане в различни точки на звуковото поле, разположени върху
една права линия по посока па разпространение иа звукова­
та вълна. На същ ата фигура е означена и дълж ината на вълна­
та Л.
Среща се и друго определение за дълж ината па зв>ъ:овата
вълна — разстоянието меж ду две най-бл»»зки точки на звуковото
поле по посока на р^пространение на звуковата вълна, които се
характеризират с еднакви фази на звуковото налягане.
М ежду дълж ината на звуковата вълна А, скоростта на раз­
пространение па звука г, честотата / и периода Т същ ествува
следната зависимост:
г7 -= + .
12
(1.5)
Тъй като скоростта на разпространение на звука е постонниа
величина при дадени условия, дължината на вълната зависи само
от честотата. В табл. 1.1 са дадени дължините па звуковите въл­
ни за различни честоти при скорост па разпространение на звука
с = 3 4 0 т /5 .
Таблица
1.1
Ч естота / , Н г
50
Д ъл ж ин а на
в ъ а н а та X. ш
6,8
100
3 .4
500
0 ,6 8
' 1000
0 .3 4
I ____
5000
1С000
0 .Ш 8
0 .Ю 4
2С000
'
0 ,0 1 7
е. Е ф ект ивнат а ст ойност н а звуковот о н а л я га н е
— ,
определя се чрез амплитудната стойност Рт посредством зависи- ’
мостта
=
(1-6)
ж. Х а р м о н и к (оберт ои) — звукова вълна (чист звук), чиято
честота е цяло число пъти по-висока от честотата на основпата
звлтсова вълна.
з. С уб ха р м о н и к (у н т е р т о н )— звукова вълна (чист зву-к), чия­
то честота е цяло число пъти по-ииска от честотата на осковиата звукова вълна.
1.7. Други термини
а. Тембър н а з в у к а — характерна особеност (окраска) на сло­
жен звук, която се определя от количеството п интензивността
на хармониците.
б. О к т а ва — интервал ^-(честотно разстояние) меж ду две че­
стоти, чието отношение е равно на две, т. е. /а * А = - се,
че честотата А е с едва октава по-впсока от честотата А или
честотата А ^ ^
октава по-ииска от честотата А .
ГЗроят п иа октавите меж ду две произволни честоти Апа* « Айп
се определя със зависимостта
.д .
1е2 -18#--3.33 18+*.
Лп1п
(1.7)
13
Не е трудпо да се определи, че звуковият спектър (от 20 до
2000:> Ня) съдърж а 10 октави.
А:;о се п л а л зу в а логаритмувапе при основа 2, получава се
«=
( 1.8 )
Етпа октава включва твърде широк честотен спектър — на­
пример от 10000 до 20 000 Нг. М узикалните тониве се намират
на честотно разстояние една осма от октавата.
Б електроакустиката се използува твърде често една трета
от октавата (терцоктава илн само тсрца). Съгласно (1.7) отноше­
нието на честотите, които ограничават една трета от октавата, е
2
з_
= 1 /2 = 1 ,2 6 .
(1.9)
2а провеждане ва електроакустичните измервания е стандартизнрапа поредица от честоти, които отстоят едва от друга на
разстояние едва трета от октавата. Тези честоти са следтпзте: 16;
20, 25; 31,-5; 40; 50, 63; 80; 100; 125; 160; 2С0; 250; 315; 400, 500;
6 3 0 ,-СО; 1000; 1250 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300;
10 000; 12500; 16000 и 20 000 Нг.
в. Чест от ен о б хеа т — всички честоти, съдърж ащ и се меж­
ду две дадени честоти, които се наричат граници па честотния
обхват или съответно долна / , и горна
гранична честота па
обхвата.
г. Ч ест ст ен спектър н а зв у к а — съвкупността от всички чис­
ти звукове (тонове), на които може да се разложи даден сло­
жен звук.
д. Р еверберсция. След прекратяване действието на звуковия
източник звуковото поле в закрито (затворено, заградено) поме­
щение не изче.зва веднага, г ь й като звуковите вълни се отразя­
ват от ограждащ ите повърхности, при което губят само част от
енергията, която носят. Необходими са многократни отражения,
за д а се намали звуковата им енергия до нула. П родължаващ ото
звучене в закрито помещение след прекратяване действието на
звуковия източник се нарича реверберация.
Времето, в течение на което интензивността иа звука се нама­
лява един милион пъти (Ш“) спрямо иачалната й стойност, се на­
рича време на реверберация.
14
1Л. Ниво и логаритмични единици
Сетивните органи на човека преценяват съответните дразни­
тели чрез съпоставянето им, чрез сравняването им. Н евъзможно
е човеи да даде количествена оценка за светлината, която му въздействува, но той може д а прецени, че тя. се увеличава или на­
малява. По същ ия начин човек реагира и на въздействието на
звуковите вълни — не може да определи количествено звуко­
вото налягане, но може да прецени кога то е променило своя­
та стойност. Поради тази особеност на човеш ките сетивни орга­
ни и в частност иа ухото в електроакустиката е въведено поня­
тието 1Ш В0 на физичните величини I — логаритъм от отношението
иа две стойности Л п Д , на дадена физичиа ве.тичнна;
Л=1о8 # .
(1.10>-
Необходимо е добре да се знае, че понятието ниво може да
се въвеж да само при сравняване на еднородни 4**зичпи величи­
ни— може да се логаритмува число, което няма размерност.
З а улеснение нивото па физичните величини се определя спря­
мо една стойност, условио приета за нулева или реперна.
В електроакустиката за реперна (нулева) стойност на интен­
зивността на звуковото поле А е приета стойността му, сьответствуващ а на прага ва чуваемост при 1000 Нг, която е равна иа
1 0 —12 \у/т®. Нивото на дадена интензивност на зв>ъовото поле I
ще се определи от зависимостта
(М 1 )
В ъзприет е десетичен логаритъм за улеснение.
При отношение /;/о = 1 0 , /.**»!. Тази единица се нарича бел
(Ье11) л се означава с В. Единицата бел е твърде голяма, поради
което в практиката се използува дробната единица децибел, коя­
то представлява една десета част от бела и се бележи с бВ. Ни­
вото иа интензивността на звуковото поле в децибели се опре­
деля от зависимостта
А. = 1018Т,(1В.
(1.12)
Реперната стойност на звуковото налягане
сьответствуващ а на прага на чуваемост при 1000 Нг, е 2 .1 0 “ ® Ра. Тъй като
интензивността на звуковото поле зависи от квадрата иа звуко-
15
©ОТО налягане, нивото на дадено звуково налягане р се опг»еделя
о т зависимостта
1 = 1 0 1 8 4 ==20 1е + . <ЗВ.
(1.13)
Ако 0 известно нивото на звуковото налягане Т в <ЗВ, стой­
ността му може да се определи от зависимостта
р=10
р^ Ра.
(1.14)
1.9. Честотен спектър на звуковите източници
Честотният спектър, създаван от звуковите източници, трябва
да се излъчва от високоговорителите или от озп>чптелннте тела.
Този спектър трябва добре да се познава както от конструкто­
рите, така и от слушателите. Основни или първични източници па
ЗВ5'К са човешкият глас (говор, пеене н пр.) п различните м^.-зпкалпи инструменти. Разбира се, към първичните източници на звук
спадат и различните машини, технически съоръжения, природни
звукоизточницп (шумът па листата па дърветата, ш умът на пада­
щ а вода, ш умът на морските вълни) и др. Звуковите к а р т н и ,
които се създават от първичните звукови източници, се капичат
първични звукови картини. Високоговорителите и озвучителните
тела представляват вторични звуконзточпнцн, тъй като от тях не
се излъчва произволна зв>жова картина, създадена от самите тях,
а се излъчва строго определена звукова картина, която е бнла
създадена от първичните звукоизточници. Вторичните звукоизточници трябва да повторят първичната звукова картина. З а да из­
пълнят предназначението си, те трябва д а могат да излъчват сш нали с всичките честоти, които се съдърж ат в първичната
зв>кова картина, без д а внасят изкривявания. Следователно конст­
рукторите трябва да конструират озвучителните тела (високого­
ворителите), а слушателите — д а ги избират съобразно предназна­
чението им, така че да се получи вярно възпроизвеждане па
звуковата картина. При това трябва да се има пред вид, че че­
стотният спектър иа дадена първнчпа звукова картина се опре­
деля от честотните спектри на звуковите изгочпици, конто взе­
мат участие прп създаването й.
16
Глава
втора
КРАТКИ СВЕДЕНИЯ ЗА ЧОВЕШКИЯ СЛУХ
2.1. Въведение
Основните кзкскванкя, на които трябва да отговарят високо­
говорителите и озвз'ЧИтелните тела, се определят от свойствата
на слуховото възприятие на човека. Проектирането на електроакустичната апаратлфа се основава иа задълбоченото изучаване
па свойствата на човеш кия слух, с което се цели да се получи
количествен израз за реакцията на човека към слухови дразни­
тели. Само като се познават количествените характеристики на
слуха, мож е да се дефинират техническите изисквания към ви­
сокоговорителите и озвучителните тела по отношение на често­
тен обхват на възпроизвеждане, характеристична чувствителност,
допустими иелииейни изкривявания при определена стойност на
звуковото налягане и др.
Разглеж дането на ус'гройството на човешкия слухов оргаи—
ухото — е излншно за целите на тази книга. То е извършено в
редица специализирани куфсове [4], [17]. Тук ще бъдат дадени
само основните му ’ свойства, установени в резултат на експери­
ментални изследвания, които трябва да се вземат пред вид при
анализа на високоговорителите и озвучителните тела.
2.2. Праг на чуваемостта
Човешкото ухо е устроено така, че човек ие реагира па без­
крайно малки звукови палягания. В противен случай неговият
живот би бил кошмарен — денем и нощем той би възприемал
различни звукови ес^^кти, например топлинния молекулярен шутн
и др. под., които не биха му позволили иито да се труди съсредотбчено, нито да си почива пълноценно.
У човека се възбуж да чувство за чуване едва когато звуко­
вото налягане придобие една определена стойност. З а различни­
те индивиди тя е различпа. Номиналната стойност може да се
получи само в резултат па статистическо усредняване, като при
определени условия се измери (определи) за много .чора. По този
п ът е установено, че з а да се чуе в напълно тихо помещение
чист ввук с честота 1000 Нг, амплитудата на звуковото налягане,
създавано в точка от звуковото поле, която се намира в 1^ п о 19
средствена близост до човешкото ухо, трябва да има стойност
2,8 4 .10~® Ра. Ефективната му стойност е 2 .10“ ® Ра. Това зву­
ково налягане се нарича праг на чуваемостта. Интензивността на
звука, съответствуваща на прага на чуваемостта, е равна на
10-^^Ш/т®. Звуковото наля­
гане 2 .1 0 “ ® Ра представлява
едва 2
.
от атмосферно­
то налягане. Интересно е да
се отбележи, че случайните
флуктуации на налягането
върху човешкото ухо, дъл­
жащи се на топлинните мо­
лекулярни движения, са само
5— 10 пъти по-малки от налягането, съответствуващо на
прага на чуваемостта. За чо­
век с остър слух случай­
Фиг. 2.1. Зависимост иа прага на чу­
ните флуктуации са съв­
ваемост I и прага на болезненото у се­
щане 2 от честотата
сем близо до собствения му
праг на чуваемост. Тези дан­
ни Показват, че прагът на
чуваемостта е твърде нисък; едва ли бихме могли да искаме посполучливо решение на проблемата за възприемане на слаби
сигнали, без да се приемат смущенията, които съществуват не­
прекъснато в природата.
Прагът на чуваемостта силно зависи от честотата. В резултат
на многобройни изследвания, експериментиране и статистическо
усредняване с международно съглашение е утвърдена една кри­
ва на зависимостта на прага на чуваемост от честотата за чист
звук, която е приведена на фиг. 2.1— крива I. От фигурата се
вижда, че звукове с честота от 2000 до 4000 Нг предизвикват
чувство за чуване даже и ако създават звуково налягане, по-мал­
ко от 2 .1 0 “ ® Ра. С увеличаване или намаляване на честотата
прагът на чуваемост се измества към по-големите звукови налягания. Това е напълно естествено — човек не може да чува
звук с честота, по-висока от 20000 Нг или по-ниска от 20 Нг.
При това не е възможно да чува звук с честота 19 999 Нг
или 21 Нг при нисък праг на чуваемост (близък до 2 .1 0 “ ® Ра),
а да не чува звук с честота 20000 Нг, съответно 20 Нг, незави­
симо от звуковото налягане, което създава той. В природата всич­
ко се изменя плавно. Прагът на чуваемост в зависимост от че­
стотата също се изменя плавно — той има най-ниска стойност в
областта 2000—4000 Нг и постепенно нараства както към област­
16
та на ниските честоти, така и към областта на високите честоти.
При 50 Иг прагът на чуваемост е 500000 пъти, а при 20000 Нг —
1000000 пъти по-висок, отколкото при честота 1000 Иг. Под
20 Иг и над 20000 Иг прагът на чуваемост клони към безкрай­
ност или по-точно тук прагът на чуваемост не съществува.
2.3. Праг на болезненото усещане
Ако амплитудата на звуковото налягане на сигнали с честоти
от звуковия спектър се увеличава постепенно, чувството за чува­
не се изменя — едва доловимият звук вече звучи по-ясно. Казва се,
че гръмкостта на звука се е увеличила. При известно достатъчно
голямо звуково налягане чувството за чуване се смесва с чувст­
во за болка в ушите. Звуковото налягане, при което настъпва
болезнено усещане, се нарича праг на божзненото усещане.
По-нататъшното увеличаване на амплитудата на звуковото наля­
гане води само до засилване на чувството за болка в ушите, а
при достатъчно големи стойности на звуковото налягане, респ.
на интензивността на звука, човешкият слух се травматизира
с опасни последици за здравето и живота на човека. Сред­
ностатистическата крива за прага на болезненото усещане в за­
висимост от честотата на сигнала е дадена на фиг. 2.1 — крива
2. Вижда се, че прагът на болезненото усещане също зависи от
честотата, но в по-малка степен от прага на чуваемостта. Разли­
ката между звуковите налягания, съответствуващн на прага на
чуваемост и на прага на болезненото усещане, за средните често­
ти на звуковия спектър е много по-голяма, отколкото за гранич­
ните честоти. Това е също напълно естествено. За честотите
извън звуковия спектър (под 20 Иг и над 20000 Нг) чувство за
чуване изобщо не възниква, а при определена интейзивност на
звука направо- възниква едно болезнено чувство, т. е. в инфразвуковия и ултразвуковия спектър може да се говори само за
праг на болезненото усещане. Явно е, че съществуват честоти,
за конто прагът на чуваемост почти се слива с прага на болезне­
ното усещане. Тези честоти се намират на границата на звуко­
вия с инфразвуковия и ултразвуковия спектър.
2.4. Зона на слуховото възприятие
Стойностите на звуковото налягане, които се намират между
прага на чуваемост и прага на болезненото усещане и се създа­
19
ват от сигнали с честоти от звуковия спектър, образуват зона на
слуховото възприятие. Отношението между стойностите на зву­
ковите налягания, съответствуващн иа прага на болезненото усе­
щане и прага на чуваемостта за дадена честота, представлява
динамичният обхват на слуховото възприятие или динамичният
обхват на човешкото ухо. От казаното следва, че този обхват
има различна стойност за различните честоти — за 1000 Нг стой­
ността му е 3.10^.
Прагът на чуваемост в областта на високите честоти се из­
мества към по-големите стойности на звуковите налягания при
увеличаване възрастта на човека. За хора с напреднала възраст
сливането на прага на чуваемост с прага на болезненото усеща­
не става още при 10000 Нг, а дори и при по-ниски честоти.
2.5. Височина на тоновете
Устройството на слуховия орган на човека спомага за възприе­
мане по различен начин на звуковите вълни с различни честоти.
При сравняване на два звука се казва, че звукът с по-висока
честота се възприема като по-висок тон. В резултат на продъл­
жителни експерименти е установено, че чувство за промяна на
възприеманата височина на тона възниква при определено отно­
сително изменение на честотата, а не при определена абсолютна
промяна на нейната стойност. Звук с честота 100 Нг се възприе­
ма спря.мо звук с честота 80 Нг с такава разлика във височина­
та на тона, с каквато се възприема звук с честота 500 Нг спря­
мо звук с честота 400 Нг, тъй като отношението и в двата слу­
чая е 1,25, макар че разликата в честотите е съответно 20 Нг и
100 Нг. Разстоянието по височина на тона се нарича музикален
интервал или само интервал. Като основна степен за изменение
на височината на тоновете в музиката, а също и в електроаку­
стиката е възприет интервалът, чиито честоти се намират в от­
ношение 2:1. Този интервал се нарича октава.
Необходимо е да се знае, че човешкото ухо е много чувст­
вително към относителните изменения на честотата. В областта
на средните звукови честоти (от 500 до 4000 Нг) човек може
да различи два тона, различаващи се по честота само с 0,2%,
т. е. звук с честота 501 Нг човек различава от звук с честота
500 Нг. Именно тази голяма чувствителност по отношение висо­
чината на тона налага високите изисквания, на които трябва да
отговарят лентодвижещите механизми на магнетофоните по отно­
шение на относителните изменения на скоростта (детонациите).
20
Поради свойството на човешкия слух да реагира на относи­
телното изменение на честотата при графично изобразяване на
честотните характеристики на електроакустичните преобразуватели
честотата се нанася по абсцисната ос в логаритмичен мащаб.
2.6. Гръмкост. Ниво на гръмкостта
Субективното възприятие, свързано с усещането за различен
интензитет на звуковото поле (за различна сила на звука), се на­
рича гръмкост. Обективен определител на гръмкостта е звуково­
то налягане, респ. интензитетът на звука. Известно е, че колкото
е по-голяма интензивността на звука с дадена честота, толкова
по-гръмко звучи той на слух. В средата на миналия век Вебер
установил, че най-малкият прираст на звуковата интензивност,
който може да се различи слухово, представлява около 10% от
нейната стойност. По-важен е фактът, че субективното възприя­
тие се изменя в резултат на изменение на дразнителя в опреде­
лено отношение, а не с определена стойност. Почти по същото
време Фехнер дал математическата формулировка на съотноше­
нието, установено от Вебер, съгласно която нивото на субектив­
ното възприятие е пропорционално на логаритъма от отношение­
то на интензивностите на звуковото поле. Тази зависимост носи
названието психофизичен закон на Вебер — Фехнер. Съгласно
определенията за логаритмични единици на изменение на ни­
вото с 1 бВ съответствува изменение на стойността на звуковото
налягане с 12,2%. Следователно човек може да различи на слух
изменението на дадено звуково поле едва когато нивото му се
измени поне с 1 бВ. Слуховото възприятие е субективен процес
и не се поддава на точно математизиране, така че законът на
Вебер — Фехнер е само приблизително верен, като най-малки са от­
клоненията за сигнали с честота 1000 Нг. Единицата за гръмкост
се нарича сон (зопе). Един зопе съответствува на гръмкостта на
звуков сигнал е честота 1000 Нг и ниво на звуковото налягане
40 бВ спрямо 2.10~® Ра.
За възприемане на два звукови сигнала с различни честоти
като сигнали с еднаква гръмкост е необходимо те да създават
различно ниво на звуковото налягане. Като се съпоставя гръм­
костта на сигнал с честота 1000 Иг с гръмкостта на сигнали с
различни честоти, се определят стойностите на нивото на звуко­
вото налягане, за които гръмкостта е еднаква. Така се получават
кривите на еднаква гръмкост за хармоничен сигнал, дадени на
фиг. 2.2. Баркхаузен е предложил понятието ниво на гръмкост21
та — изразеното в децибели ниво на звуковото налягане на сигнала
с*,честота 1000 Иг за дадена крива с еднаква гръмкост. Едини­
цата за ниво на гръмкостта е фон (рЬопе). На фиг. 2.2 за кри­
вите с еднаква гръмкост е означено нивото на гръмкостта във
рЬопе. Например кривата, която
се получава при ниво на звуко­
и,ае
=ЮОрЬвпь
вото налягане 60 бВ за честота
1000 Нг, има ниво на гръмкост­
та 60 рЬопе. Равенство между
рЬопе и бВ съществува само
за честота 1000 Нг. За сигнали с
твърде ниски или твърде високи
честоти нивото на звуковото на­
ОРг 005 0,1 0,1 0,5
лягане в бВ има значително
по-голяма числова стойност от
нивото на гръмкостта във рЬопе.
Фиг. 2.2. Криви на еднаква гръмкост
Например за кривата с ниво на
гръмкостта 60 рЬопе сигналът с честота 40 Нг трябва да съз­
дава ниво на звуковото налягане около 76 бВ, за да се възприеме
с ниво на гръмкостта 60 рЬопе.
2.7. Маскировка на звукови сигнали
Прагът на чуваемост за звуков сигнал с дадена честота е оп­
ределен в напълно тихо помещение. Всички сигнали със същата
честота, които създават по-високо ниво на звуковото налягане,
би следвало да се възприемат от човека. Но това е вярно само
в условия на запазване на тишината. Ако едновременно с дадения
звуков сигнал се появи друг чист тон или някакъв шум, прагът
на чуваемост за дадения сигнал се измества към областта на повисоките нива. Това явление се нарича маскировка на звуковите
сигнали. Маскировката на даден маскиран сигнал от друг маски­
ращ сигнал се оценява количествено с разликата на прага на
чуваемост на маскирания сигнал в присъствие на маскиращия и
в негово отсъствие. Например, ако за сигнал с дадена честота
прагът на чуваемост е 30 бВ в тихо помещение и 40 бВ в също­
то помещение, но при въздействието на друг сигнал (маскиращ),
маскировката М е равна на
М = 4 0 — 30= 10 бВ.
Маскировката зависи от съотношението на честотите на два­
та сигнала и от нивото на маскиращия сигнал.
22
Маскиращото влияние на сигнал с определена честота съ­
гласно изследванията на Цвикер и Фельдкеллер [22] се илюстрира
с кривите за прага на чуваемост, дадени на фиг. 2.3. Крива I
представлява абсолютният праг на чуваемост (в напълно тихо
Фиг. 2.3. Криви на прага на чуваемост
1 — абсолютен праг на чумемоет;
2 — лраг на чуваемост при маскиращ снгнал
помещение), а крива 2 —-прагът на чуваемост при маскиращ сиг­
нал с честота 1000 Нг и ниво на звуковото налягане 80 бВ.
Вижда се, че за честоти, които се намират на 1 октава по-ниско
-от маскиращия звук (под 500 Нг), прагът на чуваемост остава
непроменен. За честоти, които лежат в октавата 1000 до 2000 Нг,
прагът на чуваемост е повишен в най-голяма степен. В обхвата
от 2000 до 10000 Нг изменението на прага на чуваемост нама­
лява с увеличаване на честотата, като над 10 кНг остава непро­
менен. За честоти, равни на основната, на удвоената и утроена­
та честота на маскиращия сигнал се чува биенето (разликата от
двата сигнала) за широк обхват на изменение нивото на маски­
ращия сигнал (на фиг. 2.3 тези зони са защриховани). Вижда се,
че чист тон оказва силно маскиращо влияние върху други чисти
тонове, намиращи се в обхвата на по-високата октава на маски­
ращия звук. В случая 1000 Нг и октавата от 1000 до 2000 Нг.
В обхвата на по-ниската октава (от 1000 до 500 Нг) маскиращо­
то влияние рязко намалява. За високите честоти (над 2000 Нг)
маскировката намалява по-плавно. С намаляване нивото на маски­
ращия сигнал се намалява и изменението на прага на чуваемост,
като в същото време се стеснява и честотният обхват, в който
се проявява маскиращият ефект.
23
На фиг. 2.4 е показано маскиращото влияние на цигулка с
основен тон 195 Нг за различни нива на създаваното маскиращо
звуково поле, а на фиг. 2.5 — маскиращото влияние на високите
честоти на цигулка. Изводът, който се налага от анализа на тези
ОР
I
2
й
20
Фиг. 2.4. Изменение на прага на чуваемост
при маскиращо влияние на цигулка
Фиг. 2.5. Изменение на прага на чуваемост при
маскиращо влияние на в и со Л те честоти на ци­
гулка
зависимости, е, че гръмките тонове с ниска честота маскират ви­
соките тонове с ниско ниво, докато високите тонове с високо
ниво не маскират ниските тонове с ниско ниво. Този извод е
твърде съществен. С него може да се обясни преобладаването
на броя на женските гласове в един смесен хор, а в симфоничен
оркестър — преобладаването на музикалните инструменти, които
24
създават високочестоткп сигнали. В резултат на анализа на маски­
ровката се установява и следната, особено важна, зависимост;
ако се възпроизвежда дадена музикална картина при ниско ниво,
съдържащите се в нея високи тонове ще се възприемат ясно,‘|нс
ако се повиши нивото на
създаваното звуково поле,
ниските тонове (вече с по-ви­
соко ниво) ще маскират ви­
соките тонове. В крайна смет­
ка музикалната картина обе­
днява
значително.
Ако
искаме да възприемем дадена
музикална картина така, как­
то бихме я възприели в кон­
цертната зала, възпроизвеж­
дането на тазп картина в Фиг. 2.6. Влияние на равномерно маски­
домашни условия трябва да раш шум върху прага на чуваемост
се реализира при същото зву­
ково ниво, каквото се създава при възпроизвеждането й в.
концертната зала. Това изискване трудно може да се реализира
на практика. Затова, ако слушаме при по-ниски нива, се / налага
възпроизвеждането да става при повдигане нивото на нискитечестоти.
Ако за маскиращ сигнал се използува шум, чиято спектрална
плътност е постояина от 20 до 500 Нг, а от 500 до 20000 Нг
намалява пропоршюнално на увеличаването на честотата, прагът
на чуваемост става честотно независим в областта на зоната на
чуването. Такъв ш\®м се нарича равномерно маскиращ шум. На
фиг. 2.6 е показано изменението на прага на чуваемост при маски­
ровка с равномерно маскиращ шум.
2.8. Бинаурален ефект
(!
Нормално човек слуша с двете си уши. При това положение
тон може да определи посоката на източника на звука. Тази спо­
собност е твърде важна особеност на човешкия слух и се дължи
на т. нар. бинаурален ефект. Ако звуковият източник се намира
точно фронтално срещу слушателя, звуковата вълна пристига ед­
новременно до двете му уши, звуковото налягане в двете точки
на звуковото поле, които се намират в непосредствена близост
до двете уши, ще бъде с еднаква амплитуда и еднаква фаза.
Всяко изменение на взаимното разположение на звуковия източ25
■ЦНК и главата на слушателя (освен преместване по правата, която
ги съединява) ще доведе до промяна както на амплитудата, така
и на фазата на звуковото налягане, действуващо на двете уши.
Към ухото, което е разположено по-далече от звуковия източник,
звуковото налягане пристига с известно закъснение, което зави­
си от диаметъра на главата и ъгъла на завъртане на главата
спрямо посоката на разпространение на звуковата вълна. При
определени условия разликата във фазата може да бъде 180°, т. е.
звуковата вълна попада в двете уши с разлика във времето от
половин период. Тогава не може да се определи в кое ухо зву­
ковата вълна е попаднала по-късно (закъснение и избързване с
половин период дават един и същи ефект). Обаче нивото на зву­
ковото налягане в двете уши е различно и посоката иа звуковия
източник може да се определи достатъчно точно. Тези две явле­
ния, които позволяват да се определи слухово посоката на зву­
ковия източник, се наричат съответно фазов и амплитуден бин­
аурален ефект. Благодарение на бинауралния ефект ние можем
ла съсредоточим своето внимание към определен звуков източник
и да възприемаме само него. Например в компания ние без за­
труднения разговаряме с даден събеседник независимо от нали­
чието на значителен околен шум, дължащ се на разговорите на
останалите присъствуващи.
Благодарение на бинауралния ефект човек може да определи
пе само посоката на звуковия източник, но п приблизително раз­
стоянието му от слушателя.
Бинауралният ефект играе съществена роля при прослушване
на музикални или говорни програми чрез стереофоничнн акустич­
ни системи.
2.9. Възприятие за тембър на звука
Още Ом изказал мисълта, че просто слухово усещане възник­
ва само при въздействие на звуково по.ле, представляващо чист
звук. Ако към основното синусоидално трептене се прибави вто­
ро, трето и т. н. синусондални трептения с друга честота, ведна­
га се изменя слуховото възприятие, възниква впечатление за
окраска на звука Възприятието, дължащо се на въздействието
на един и същи основен тон, но в съчетание с различен брой н
различно ниво хармоницщ ще бъде различно. То се нарича въз­
приятие за тембър на звука. Според Ом и Хелмхолц човешко­
то ухо като че ли разлага сложния звук на прости синусоидалнн
звукове, които предизвикват отделни усещания.
26
Благодарение на възприятието за тембър на звука ние можем,
•без да наблюдаваме ораторите, да ги определим персонално (раз­
бира се, ако предварително ги познаваме) дори и когато произ­
насят една и съща фраза.
Трябва да се има пред вид, че всяко изменение на честотния
■спектър на даден сложен звук или изменение на съотношението
на нивата на съставящите чисти звупи води до про.мяпа на тем­
бъра на звука.
Глава
трета
ЕЛЕКТРОАКУСТИЧНИ ПРЕОБРАЗУВАТЕЛИ
3.1. Електромеханична и електроакустична аналогия
а. Механична трептяща система
Възникването на звукова вълна и съответно на звуково поле
винаги е предшествувано от трептенията на някаква механична
система. Принципът на работа на високоговорителите се основа­
ва на трептенията на подвижната им система, които пораждат
звукови вълни в околното пространство. Разпространението на
звуковите вълни също е съпроводено с механични трептения на
средата. Познаването на основните закономерности, на които се
подчинява трептенето на една механична система, ще спомогне в
значителна степен за възприемане специфичните особености на
високоговорителите и озвучителните тела.
На фиг. 3.1 а схематично е показана една механична трептяща
система със съсредоточени параметри и една степен на свобода.
Масата т на цялата трептяща система е съсредоточена само
в движещото се тяло (масата на пружината се пренебрегва). Тя
се измерва в единиците за маса (к^).
Гъвкавостта с на системата е съсредоточена само в пружи­
ната (тялото се приема за идеално твърдо тяло). Измерва се в
метър на нютон (т/Н).
Силите на триене г възникват само в мястото, където движе­
щото се тяло опира до неподвижната опора. Тези сили пораждат
активни механични загуби в системата. За отразяване на загубите
се приема, че в мястото на триене съществува активно механич­
27
но съпротивление г,*•■което се измерва в Пз/ш (нютон по секунда
на метър).
Трептящата система е с една степен на свобода, ако движе­
щото се тяло може да трепти само в едно направление.
т
ттттгтт
О!
пттттТтттттт
Е)
<1иг. 3.1. Механична трептяща система
с — схематично представяне;
6 — механична зам естите/на схема
Ако се приложи външна сила Р върху тялото с маса т, съ
гласно законите на динамиката тялото ще започне да се движиДействието на хармонична сила
ще приведе тялото в хармо“
нично трептене. Закономерностите, на които се подчинява това
трептене, може да се получат в резултат на решаване на систе­
мата. Да се реши една механична трептяща система, означава да
се намерят онези зависимости между приложената сила и елемен­
тите на системата, които позволяват да се определи положението
на всяка точка от системата във всеки момент от времето. Ре­
шението може да се осъществи по два начина: чрез използуване
законите на динамиката и чрез използуване законите на електро­
техниката след прилагане на електромеханичните аналогии.
б. Механична еквивалентна заместителна схема на механичната
трептяща система
Решаването на механичната трептяща система изисква да се
състави нейната механична еквивалентна заместителна схема. За
целта физическите елементи се заменят със символи:
28
— маса;
— активно механично съпротивление;
-л Л А А л
— гъвкавост,
— механичен импеданс, съдържащ паса, гъв­
кавост и активно механично съпротивление
или само някои от тези елементи.
За трептящата система от фиг. 3.1 а външната сила /Д, прео­
долява инерцията на масата т, възвръщащата сила на пружината
с гъвкавост с и силата на триенето. Съгласно законите на дина­
миката (принципа на Даламбер) сумата от всички сили, действуващи на системата, е равна на нула, т. е. силата
е равна по
големина и обратна по посока на сумата от силите, действуващи
върху отделните елементи Д,„,
и Д,. Въз основа на този прин­
цип може да се състави еквивалентна механична заместителна
схема, която за системата от фиг. 3.1 а има вида, даден на
фиг. 3.1 б. Този начин на свързване на механични елементи се на­
рича свързване във възел. При такова свързване елементите на
трептящата система се характеризират с това, че скоростта на
трептене във всеки от тях е една и съща. Решението на систе­
мата се извежда от зависимостта
(З.Г
В. Електрически трептящ кръг
На фиг. 3.2 е показана еквивалентната заместителна схема на
един последователен електрически трептящ кръг със съсредото­
чени параметри: индуктивност А, капацитет С и активно съпро­
тивление /?. От основните
закони на електротехника,
та е известно, че токът,
който протича през трите
елемента, е един и същи,
а сумата от напреженията
върху тях
и
е
равна
на приложеното
външно напрежение и, т. е.
(3.2)
Фиг. 3.2. Последователен
трептящ кръг
електрически
29
Ако въишното напрежение е синусоидално:
и = и„1 51П 0) I,
(3.3)
напреженията върху елементите на кръга са също синусоидалнн.
От (3.2) може да се получи решението на електрическия трептящ
кръг — да се намери стойността на тока I в зависимост от еле­
ментите /?, А, С и напрежението и. Получава се
(3.4)
1 = 1 т 5 Ш ( м / + (р),
където
(3.5)
о)С )
(“
Д = ^ /д -+
" — нарича се модул на електрическия
импеданс на трептящия кръг; (3.6)
(
/?
— активната съставяща на Е;,
— реактивната съставяща на Е;,
Ф
— фазовата разлика между тока I и напрежението
и в даден момент.
(оБ
При
ц)А = о)С
(3.7)
За Е^ се получава
(3.8
■2е= Е^ тт~^-
Честотата, за която е изпълнено (3.7), се нарича резонансна
честота Юд и съгласно (3.7) се определя от параметрите на кръга
1
(3.9)
М1С
За (00 токът през кръга е максимален:
/
_
/
*т — *т тах —
30
гГ" '
(3.10)
Обикновено в практиката се използуват не максималните, а
ефективните стойности на тока / и на напрежението I/, като
/= Д -:
(3.11)
/... = + •
(3.12)
г. Електромеханична аналогия
От сравняването на еквивалентната механична заместителна
схема на механичната трептяща система и еквивалентната елек­
трическа заместителна схема на електрическия трептящ кръг,
както н на зависимостите (3.1) и (3.2), се вижда, че между тях
съществува пълна аналогия, която се изразява в следното:
— сумата от силите върху механичните елементи е равна на
приложената сила; сумата от напреженията върху електрическите
елементи е равна на приложеното външно напрежение. Следова­
телно силата и напрежението са взаимноаналогични величини;
— скоростта на трептене на механичните елементи е една и.
съща; токът, който протича през електрическите елементи, е един
и същи. Следователно скоростта на трептене и електрическиятток са взаимноаналогични величини.
Посочената аналогия дава достатъчно основание за механич­
ните трептящи системи да се съставят електрически еквивалентни
заместителни схеми, които да се решават със законите иа елек­
тротехниката. В получените зависимости електрическите елементи
се заместват със съответните им механични елементи и се полу­
чава решението за механичната система. Стремежът да се работи
с електрически заместителни схеми е продиктуван от факта, че
решението на електрическите вериги е значително по-леко от ре­
шението на механичните системи.
От зависимостите (3.1) и (3.2) не става ясно на дадена вели­
чина от механичната система коя величина от електрическата
система съответствува. Но ако съответните сили (или напрежения)
се изразяват чрез елементите на системите и скоростта на треп­
тене (токът през елементите), ще се получат диференциални урав­
нения, от които аналогията се определя еднозначно. До същия
резултат може да се достигне и чрез следните разсъждения:
— Инертността на механичната трептяща система се определя
от нейната маса т , докато индуктивността А определя инертност­
31
та на електрическия трептящ кръг. Следователно то и са взаимвоаналогични величини.
— .Активните загуби на енергия и в двете системи се опреде­
лят от активните съпротивления — механичното г и електрическо­
то/./?. Следователно те също са взаимноаналогични величини.
— В пружината на механичната система се съхранява механична
•енергия, а електрическата енергия се съхранява в кондензаторите.
Следователно механичната гъвкавост с и електрическият капаци­
тет С са взаимноаналогични величини.
Определението „взаимноаналогични величини“ показва, че ана­
логията е обратима и от електрическите заместителни схеми мо­
же да се премине към еквивалентните им механични заместителни
схеми, а оттам — към механични трептящи системи. Това е много
полезно при синтезиране на трептящи системи с предварително
определени изисквания.
Т а б л и ц а 3.1
Механични величини
наименование
наименование
Маса
Гъвкавост
Активно
механично
съпротивле­
ние
Механичен
импеданс
Сила
Скоро:т
32
Електрически величини
—
А Л Л г-
Индуктивност
Капацитет
Активно
електрическо
съпротивле­
ние
д-
Електриче­
ски импе­
данс
Ел гктрическл напре­
жение
Електриче­
ски ток
и
Разгледаната аналогия между механични и електрически ве
личнни е само една от възможните аналогии, която най-често
използува. Ако механичната трептяща система от фиг. 3.1 а (съот­
ветно нейната еквивалентна схема от фиг. 3.1 б) се сравнява с
паралелен трептящ кръг, ще
се установи аналогия, при
която на силата съответству­
ва електрическият ток, и т. н.
В табл. 3.1 са дадени ана­
логичните величини за елек­
тромеханичната аналогия си­
л а — напрежение.
Аналогията между елек­
трическите и механичните
величини може да изглежда
Фнг. 3.3. Електрическа заместителна схе­
случайна или формална. В
ма на механична трептяща система *
същност това не е така. Раз­
гледаната аналогия само пот­
върждава единството на материалния свят. В епохалния сн труд
„Л1атериализъм и емпириокритицизъм“ Ленин пише: „Единството
на природата се открива в поразителната прилика на диферен­
циалните уравнения, отнасящи се към различни области на явле­
нията.“
Решението на механичната трептяща система от фиг. 3.1 мо­
же да се получи сравнително леко, ако се приложи електромеха­
ничната аналогия и се състави еквивалентната електрическа заме­
стителна схема, дадена на фиг. 3.3. За скоростта V съгласно
фиг. 3.3 се получава
(3.13)
V =
По аналогия и тук гк
трептяща система:
се нарича механичен импеданс на
(3.14)
= ^г2-|-(щто— ^
където г е активната съставна на
«ата.
•3 Високоговорители и
озвучнтелни тела
а
реактив-
33
При
(3.15)
(л т —
се получава
г« = г ;
(3.16)
V —VтI^x•=
(3.17)
Тук г» и Д са ефективни стойности.
Честотата, за която е изпълнено изискването (3.15), се нарича
резонансна честота:
М о=
(3.18)
?тс
Резонансните явления възникват твърде често при електро­
акустичните преобразуватели и оказват много голямо апияние
върху качествените им показатели.
д. Електроакустична аналогия
В електроакустиката основна величина е звуковото налягане.
Известно е, че то представлява силата, която действува па еди­
ница повърхност (1
Във връзка с тази величина се оказва
по-удобно да се използуват и величините: акустична маса, акустична гъвкавост и пр. Връзката между механичните и акустични­
те величини е следната:
Л = 4 -;
т, =
т
^^V 5;
г» =
(3.19)
Величините /и ,, с»,
са съответно акустичната маса, акустичната гъвкавост, акустичното активно съпротивление, 5 е екви­
валентната звукоизлъчваща повърхност на акустичната трептяща
систе.ма, а д — звуковият поток.
Между акустичните и електрическите величини съществува
същата аналогия, каквато съществува между механичните и елек­
трическите величини, като на налягането съответствува електри­
ческо напрежение, на звуковия поток съответствува електрически
34
ток, ва акз'стнчната маса съответствува индуктивност и т. н.
Символите за елементите па акустичната трептяща система са
сънлите, като означенията носят индекс „а“.
3.2. Електромеханичен преобразувател
Енергията на звуковото поле по своята същност представлява
мехапнч.-за енергия. В практиката носителят на информацията за
да.те(1а >вукова картина притежава определена електрическа енер­
гия. Следователно, за да може от пренасяната информация да се
възбуди звуково поле, е необходим някакъв преобразувател, кой­
то да превърне електрическата енергия в механична. Устройствата,
които преобразуват е.чектрическата енергия в механична, се нари-.
чат електромеханични преобразуватели. Основен принцип на
тези преобразуватели е тяхната обратимост, т. е. те могат да
преобразуват и механичната енергия в електрическа.
17реобразувателите на електрическата енергия в механична се
наричат преобразуватели'двигатели. Понятието двигател показ­
ва, че в резултат на процесите, които протичат в дадено устрой­
ство, полученият краен резултат се изразява в това, че опреде­
лена част от устройството се привежда в механично движение.
Типичен представител на такива устройства е електродвигателят.
Високоговорителите, озвучителните тела, слушалките, телефонните
капсули и др. представляват преобразуватели-двигатели.
Преобразувателите на механична енергия в електрическа се
наричат преобразуватели-генератори. Понятието генератор оз­
начава устройство, в което нещо се поражда, нещо се произвеж­
да. В електротехниката се има пред вид устройство, в което се
поражда, възниква електрическа енергия като резултат от про­
цесите, конто протичат в него. Преобразуватели-генератори са
микрофоните, звукоотнемателите и др.
За целите на книгата е достатъчно да се извърши кратък ана­
лиз на преобразувателите от двигателен тип.
Условното изобразяване на една механична система е дадено
на фиг. 3.4, а на електрическа система — на фиг. 3.5. Механична­
та система се характеризира с действуващата сила
и скорост­
та г>, на нейния вход, съответно сила Р^ и скорост т/д на нейния
изход. Двата лоста (на входа и на изхода) са свързани вътрешно
г някаква динамична система. При действие на сила върху еди­
ния от тях същият се привежда в движение с опреде.тена ско­
рост, а посре,чством вътрешната връзка привежда в движение и
другия лост. Названията вход и изход в случая са условни
>
35
тъщ като системата е обратима. Електрическата® система се ха­
рактеризира с действието иа определено напрежение и протича­
нето на електрически ток в едната страна, които пораждат съот­
ветно напрежение и ток в другата страна. Изобразената на
— /7
Фиг. 3.4. Механична система
фиг. 3.5 електрическа система в електротехниката се нарича четириполюсник.
Ако се замени едната страна на механичната система с елек­
трическа или едната страна на електрическата система с механич­
на, ще се получи смесената електромеханична система, показана
на фиг. 3.6, която има електрически вход и механичен изход.
Разбира се, системата може да бъде и с механичен вход и елек­
трически изход, но за нас такава система не представлява инте­
рес. Системата от фиг.
з.6 се нарича електро­
механичен
четириполюсник. Той се характе­
ризира с напрежението
и , което е приложено
на входните му клеми,
и големината на проти­
Фиг. 3.5. Електрически четириполюсник
чащия входен ток /.
Изходът на този четириполюснпк се характе­
Р
с-----------_1
ризира със силата Р,
1/
"1 К ° която действува върху
пръта, и скоростта на
трептене на пръта т.
Приема се, че прътът
Фиг. 3.6. Електромеханична система
няма собствена маса и
представлява недеформируемо (абсолютно твърдо) тяло.
На фиг. 3.7 е дадена друга схема на електромеханичен преоб­
разувател от двигателен тип, която по-ясно изобразява неговите
елементи и тяхното взаимодействие. Характерно за тази схема е
36
означеното влнянне между електрическия товар на системата и
нейния механичен изход. При протичане на определен ток I през
товара
под действието на приложеното напрежение V или
е. д. н. Е се поражда определена механична сила Е в елемента
г г
7/
Фиг. 3.7. Електромеханичен преобразувател
^ 0. Под действието на тази сила елементът
се привежда в
движение със скорост V, която зависи от силата Е и механично­
то натоварване на системата. Ако елементът
е обединен по
някакъв начин с електрическия товар Д,, привеждането на гц в
движение със скорост V ще доведе до поява на обратна реакция
от елемента
върху елемента Дд. На фиг. 3.7 тази реакция е
означена с пунктир от движещата се точка към елемента Д^,
като е отбелязана с Е. Необходимо е да се има пред вид, че
скоростта на трептене на механичната система на преобразува­
теля и скоростта на трептене на механичния товар
на систе­
мата са винаги равни.
Общата енергия иг, която притежава един електромеханичен
преобразувател, винаги е равен на сумата от електрическата
енергия ХРе и механичната енергия иг„ :
иг=иге + и ^ .
(3.20)
Електромеханичните преобразуватели трябва да преобразуват
електрическите трептения в механични линейно, без да внасят
изкривявания. Това е възможно само ако зависимостите между
електрическите и механичните величини на системата представ­
ляват линейни уравнения. Линейната зависимост между електри­
ческите величини 7/ и / и между механичните величини Е н V
при установен режим на трептене на системата се дава с уравне­
нията:
и= Е1+ к^т и Е= к^1+ гу.
(3.21)
Коефициентите на уравненията могат да се определят по
следния начин:
37
При застопорепа механична трептяща система скоростта на
трептене е равна иа пула (г' = 0). От първото уравнение се полу­
чава
Следователно Е е входният електрически импенданс на елек­
тромеханичния преобразувател от двигателен тип прп застопорепа
механична трептяща система. Входният електрически сигнал за­
виси по принцип от честотата на приложения електрически сиг­
нал, но не трябва да зависи от неговата амплитуда, за да бъде
преобразуването линейно.
При прекъсната електрическа верига на входа входният ток
е равен на нула (/= 0 ). От второто уравнение на (3.21) се полу­
чава
/=0
(3.23)
Отношението от силата и скоростта на трептене на нейната
приложна точка в механиката се нарича механичен импеданс.
Следователно г представлява механичният импеданс на трептя­
щата система па преобразувателя при отворена електрическа ве­
рига на входа Този импеданс също може да зависи от честотата,
но не бива да зависи от големината на приложената сила Р, за
да бъде линейно преобразуването.
Коефициентите Л, и
изразяват връзката между разнородни
физични величини. От зависимостите (3.21) се вижда, че произ­
ведението
трябва да има размерност волт (V), а произведе­
нието к^!— размерност нютон (N). Поради тази си същност й, и
Аа се наричат коефициенти на електромеханичната връзка. Коли­
чествено те могат да се определят от следните зависимости:
о
(3.24)
кг
V
I , '
ка—
(3.25)
След известни преобразувания на размерностите на величините
от (3.24) и (3.25) може да се покаже, че за електродннаьшчен
електромеханичен преобразувател размерността и на двата кое­
фициента е една и съща — Вебер на метър (и^Ь/т). Освен това
се доказва и тяхното количествено равенство [4] или по-точно
ку = ~ к ^ = к = В 1 .
38
(3.26)
Коефициентът на електромеханична връзка к не зависи от
електрическите и механичните импенданси на преобразувателя.
При увеличаване на механичния импеданс до безкрайност (застопорена подвижна механична система) скоростта на трептене V
става равна на нула. Ако се определи при това условие силата,
която действува върху механичния товар и тока, протичащ във
входната верига на преобразувателя, от (3.25) ще може да се
определи и големината на коефициента на електромеханичната
връзка. По аналогичен начин, ако се
определи скоростта на
трептене на механичната трептяща система и напрежението 7/
на входните клеми на преобразувателя при прекъсната входна
верига, от зависимостта (3.24) също може да се определи голе­
мината на коефициента на електромеханичната връзка.
3.3. Механична и електрическа еквивалентна заместителна
схема на електромеханичен преобразувател-двигател
На фиг. 3.8 е дадена схемата на един електромеханичен пре­
образувател от двигателен тип [4]. Той се захранва от източник
на електродвижещо напрежение Е с изходен електрически импе­
данс
. Външна механична сила не е приложена върху преоб­
разувателя, а механичните импеданси на трептящата система г©
и на товара
определят общия механичен импеданс:
^
2о + 21 .
(3.27)
Фиг. 3.8. Електромеханичен преобразувател от двигателен тип
При тези условия състоянието на преобразувателя се описва
от следните линейни зависимости:
(3.28)
39
а. Механична еквивалентна заместителна схема
Съгласно схемата от фиг. 3.8 може да се напише
и ^ Е - Е г /.
(3.29)
Като се замести (3.29) в първото уравнение на (3.28) и се ре­
ши спрямо тока /, получава се
(3.30)
Замества се (3.30) във второто уравнение
известни преобразования се получава
на (3.28) и след
А2
Зависимостта (3.31) изразява връзката между електрическите
и механичните величини в един линеен електромеханичен преобразувател-двпгател.
Изразът в лявата страна на (3.31) има характер на механична
сила Е\
0.32)
Трите събираеми в скобите от дясната страна на (3.31) имат
характер на механичен импеданс. Първото събираемо представ­
лява внесеният механичен импеданс в механичната част на преобра­
зувателя, дължащ се на електродинамичното взаимодействие в
електрическата част на преобразувателя:
® » --+ + Г ■
О-ЗЗ)
Другите две събираеми са известни.
От зависимостта (3.31) се вижда, че трите механични нмпедапса се намират под действието на сили, чиято сума е равна на
силата, определена с (3.32). При това и в трите механични импеданса движението на елементите се осъществява с една и съща
скорост V. Това дава достатъчно основание да се смята, че три­
те импеданса са свързани във възел. Еквивалентната механична
заместителна схема ще има вида, даден на фиг. 3.9.
Ако се използува електромеханичната аналогия сила — напре­
жение и скорост—^ток, може да се получи електрическият екви­
40
валент на механичната заместителна схема на преобразувателя*
даден ,на фиг. 3.10.
Схемата от фнг. 3.10 е построена като електрическа схема,,
но елементите, конто я изграждат, са запазили своя механичен
Фиг. 3.9. Еквивалентна механична за­
местителна схема на електромеханичен
преобразувател от двигателен тип
Фиг. 3.10. Електрически еквивалент н»
схемата от фиг. 3.9
характер. Това се прави за удобство — по законите на електро­
техниката направо се получават зависимостите между механични­
те величини. Използуването на електрически величини води само
до излишни затруднения — да се заместват механичните величини
с електрически, да се намерят зависимостите между тях и отно­
во в тези зависимости да се ^заместят електрическите величини
с механични.
При съставянето на електрическа заместителна схема на да­
дена механична система винаги ще трябва да се запазва механич­
ният характер на величините.
б. Електрическа еквивалентна заместителна схема
От второто зфавнение на (3.28) за скоростта х> се получава
< а= -
к!
(3.34)
Замества се (3.29) и (3.34) в първото уравнение на (3.28) и
като се реши получената зависимост спрямо Е, се получава
(3.35)
41
Изразът (3.35) показва, че трите събираеми в скобите трябва
да имат характер иа електрически импеданс. Третото събираемо
зависи само от механичния импеданс на трептящата система п
коефициента на електромеханична връзка. Следователно то пред2-/
;
П — о— [“
Фиг. 3.11. Еквивалентна електрическа схе­
ма на електромеханичен преобразувател
от двигателен тип
ставлява внесеният импеданс в електрическата част на преобра
зувателя, дължащ се на електродинамичното взаимодействие в
механичната част на преобразувателя:
(3.36)
От зависимостта (3.35) се вижда, че през трите електрически
импеданса протича един и същи ток /, а сумата от напреженията
върху тях е равна на приложеното външно напрежение Е. Сле­
дователно трите импеданса са свързани последователно. Еквива­
лентната електрическа схема на електромеханичен преобразува­
тел-двигател е дадена на фиг. 3.11.
Необходимо е да се прави разлика между електрическата ек­
вивалентна за.местителна схема на електромеханичния преобразу­
вател (фиг. 3.11) и електрическия еквивалент (фиг, 3.10) на меха­
ничната му еквивалентна заместителна схема (фиг. 3.9).
Схе.мата от фиг. 3.9 (пли фнг. 3.10) е заместваща схе.ма за
изхода на преобразувателя. Влиянието на входа се изчерпва със
създаването на електродинамичната сила Е и внасянето на нмпеданса, определен с (3.33).
Схемата от фиг. 3.11 се отнася за входа на преобразувателя.
Тук влиянието на изхода се изразява във внесения импеданс,
опреде.пен с (3.36).
42
При разглеждане на изходните величшш на преобразувателя
се използува заместващата схема от фиг. 3.10 и по-рядко тази
от фнг. 3.9, а при разглеждане па входните зелнч!|ни^— схемата
от фиг. 3.11.
Глава
четвърта
КЛАСИФИКАЦИЯ И ОСНОВНИ ПАРАМЕТРИ
НА ВИСОКОГОВОРИТЕЛИТЕ
4.1. Общи сведения
Високоговорителите са електроакустични преобразуватели, кои­
то могат да преобразуват подадената на входа електрическа енер­
гия в механична енергия на звуковото поле, т. е. в акустична
енергия. Те са такива устройства, в които възникват механични
трептения като резултат от въздействието на електрически треп­
тения на входа им. Следователно високоговорителите представля­
ват електромеханични преобразуватели от двигателен тип.
Съгласно определението, дадено в препоръките на МЕК, ви­
сокоговорителят е електроакустичен преобразувател, позволяващ
да се получат акустични трептения от страна (в резултат на въз­
действието) на електрически сигнали и предназначен да излъчва
в пространството акустична мощност в областта на честотите от
звуковия спектър.
Високоговорителите възпроизвеждат звуково определена музпкална или говорна картина, която съществува като електрически
сигна.71. Те трябва да възпроизведат съответната картина без
изкривяване, т. е. напълно вярно да повторят звуково онова, кое­
то им се подава като електрически сигна.л. Това изискване е твър­
де високо, твърде строго. Обикновено електрическият сигнал е
възникнал като резултат от въздействието на определена съв­
купност от източници на акустични сигнали, например оркестър,
включващ определен брой музикални инструменти. Цялата тази
картина трябва да се възпроизведе от един единствен впсокоговорнте.л.
Приложението на високоговорителите е твърде разнообразно —
вграждат се в радиоприемни устройства, в телевизионни прием­
43
ници, в магнетофони, използуват се за създаване на по-сложни
акустични преобразуватели, като озвучнтелни тела, звукови коло­
ни II пр.
4.2. Класификация и приложение на високоговорителите
Съществуват различни начини, основаващи се на различни фи­
зични закономерности, за преобразуване на електрическата енер­
гия в механична. По-точно казано, съществуват различни начини
за възникване на механичната сила, която привежда в движение
механичната трептяща система на високоговорителя. В зависимост
ог начина на преобразуване на електрическите трептения в меха­
нични, от взаимодействието, в резултат на което възниква меха­
ничната сила, високоговорителите се класифицират, както следва:
а. Електромагнитни високоговорители — функционирането
нм се основава на промените на магннтното съпротивление на
една магинтна верига. Механичната сила възниква в резултат на
взаимодействието на магннтното поле, създавано от протичането
на пролюнлнв ток през бобината (намотката) на един електромаг­
нит, с една метална пластинка, наричана котва, която оказва мал­
ко съпротивление на магнитния поток. Протичащият през намот­
ката ток е носител на информацията, на която трябва да съот­
ветствува създаваното звуково поле.
б. Електродинамични високоговорители — функционирането
им се основава на движението на проводник или бобина, здраво
свързани с една мембрана, през който протича променлив ток, в
постоянно магнитно поле. Механичната сила възниква в резултат
на взаимодействието на постоянното магнитно поле с протичащия
през проводника електрически ток, носител на информацията, на
която трябва да съответствува създаваното звуково поле.
в. Електростатични високоговорители — функционирането
им се основава на електростатични сили. Механичната сила въз­
никва в резултат на електростатичното взаимодействие между
електрически заряди, съществуващи върху плочите на един кон­
дензатор. По принцип тази сила е Кулонова сила. Количеството
на електрическите заряди върху плочите на кондензатора се оп­
ределя от големината на електрическото напрежение, носител на
информацията, на която трябва да съответствува създаваното зву­
ково поле.
г. Пиезоелектрически високоговорители — функционирането
им се основава на пиезоелектрическите свойства на даден мате­
риал. Механичната сила възниква в резултат на обратния ппезо44
електрически ефект — приложеното електрическо напрежение вър­
ху материала предизвиква механично напрежение в него или из­
менение на геометричните му размери. Приложеното върху мате­
риала електрическо напрежение е носител на информацията, на коя­
то трябва да съответствува създаваното звуково поле.
д. Термойонни високоговорители— функционирането нм се ос­
новава на взаимодействието между йонизирана плазма п обкръ­
жаващия я въздух. Механичната сила възниква в резултат на
взаимодействието между йоните на йонизиран въздух и високо­
честотно електрическо поле, създавано от амплитудномодулирани
сигнали. Модулиращият сигнал е носител на информацията, на коя­
то трябва да съответствува създаваното звуково поле.
В радиотехническите апаратури и за озвучаване на открити и
закрити пространства се използуват предимно електродинамични
високоговорители. Повечето от произвежданите високоговорители
в световен мащаб също са от електродинамичен тип. Предпочи­
танието, проявено към тези високоговорители от производители
и потребители, не е случайно — те притежават редица експлоата­
ционни и технико-икономически предимства пред останалите ти­
пове. Преди всичко в експлоатационно отношение електродннамичните високоговорители задоволяват изискванията на потреби­
телите. Техническите им показатели съответствуват на възмож­
ностите за качествено възпроизвеждане на звукови картини. По­
ради високата надеждност на тези високоговорители в много
редки случаи радиотехническите изделия, в които са употребени
електродинамичннте високоговорители, проявяват отказ по тяхна
вина. Устойчиви са на въздействието на механични и климатични
фактори. Не без значение е и фактът, че те издържат значителни
краткотрайни претоварвания.
Производството на електродинамичннте високоговорители е
твърде технологично. В модерните съвременни заводи за произ­
водство на високоговорители по-голямата част от производствени­
те операции са автоматизирани или механизирани. Поради това
тяхната себестойност е доста ниска.
Електростатичните високоговорители намират ограничено при­
ложение, и то предимно като високочестотни високоговорители в
битовата радиотехническа апаратура. Съществуват и високока­
чествени електростатични високоговорители за възпроизвеждане
на целия звуков спектър, но техните размери са много големи
(от порядъка на 1 ш®), а цената им е много висока.
Електромагнитните високоговорители намират също ограниче­
но приложение, и то предимно в служебни апаратури, предназна­
чени да възпроизвеждат говор.
45
Пиезоелектрическите високоговорители почти не се използу­
ват в радиоапаратурите за битови цели. Те намират приложение
предимно като ултразвукови излъчватели за промишлени цели —
в различни ултразвукови устройства от областта на промишлена­
та електроника.
Термойонните високоговорители засега нямат практическо
приложение.
Предназначението на настоящата книга е да запознае читате­
ля с електроакустичните излъчватели (високоговорители и озву­
чнтелни тела), които намират приложение в неговия бит. Поради
това в следващото изложение ще бъдат разгледани предимно
електродииамнчните високоговорители.
В зависимост от начина, по който се осъществява връзката
между трептящата система на високоговорителя и пространство­
то, в което се възбужда (създава) звуково поле, високоговорите­
лите се класифицират, както следва:
а. Високоговорители с директно излъчване. Трептящата си­
стема на тези високоговорители е свързана непосредствено с про­
странството, в което се възбужда звуковото поле, или трептяща­
та система се намира в самото звуково поле.
б. Рупорни високоговорители. Трептящата система на тези
високоговорители е свързана с пространството, в което се въз­
бужда звуково поле посредством акустичен рупор.
В зависимост от разположението на магнитната система спря­
мо посоката на излъчване на звукова енергия високоговорителите
се класифицират, както следва:
а. Нормално излъчващи високоговорители — магнитната им
система се намира зад излъчващия елемент.
б. Инверсно излъчващи (инеерсни) високоговорители — магпитната им система се намира пред излъчващия елемент.
4.3. Геометрични определения за електродинамичните
високоговорители
Основните технически параметри на шсокоговорителите са
свързани с определени специфични геометрични понятия, които
ще бъдат пояснени, преди да се дефинират самите параметри.
а.
Излъчващо отвърстие на високоговорителите. При електро­
динамичните високоговорители с директно излъчване под излъч­
ващо отвърстие се разбира частта от равнината, минаваща през
точките, в които трептящата система е закрепена (залепена) към
носещия я корпус, заградена от тези точки.
46
При електродинамичните рупорни високоговорите.чи под излъч­
ващо отвърстие се разбира частта от равнината, която минава
през широкия край на рупора и е заградена от контура на рупо­
ра. Или излъчващо отвърстие на рупорния високоговорител е от­
ворът на самия рупор.
От дадените определения е ясно, че излъчващото отвърстие
е част от равнина, която се явява като връзка между излъчва­
щия високоговорител и звуковото поле.
б. Работен център^ на високоговорителите. Това е точкага,
от която се измерва разстоянието от високоговорителя до слуша­
теля или до измервателния микрофон. Работният център се по­
сочва от производителя на изделието в те.хническата му доку­
ментация. Но твърде често в документацията няма данни за ра­
ботния център. В тези случаи геометричният център на симетрия
на излъчващото отвърстие на високоговорителя се приема за не­
гов работен център.
в. Работна оР на високоговорителите. Правата, която минава
през работния център на високоговорителя в направление на пре­
имущественото му излъчване, се нарича негова работна ос. Пре­
доставено е на производителя правото да определи направлението
на работната ос. Ако в техническата документация на високого­
ворителя няма данни за работната му ос, тя се определя като
права, минаваща през работния център и перпендикулярна на рав­
нината, в която се намира излъчващото отвърстие на високого­
ворителя.
4.4. Електрически характеристики на
високоговорителите
Високоговорителите като преобразуватели-двигатели имат елек­
трически вход и акустичен изход. Във връзка с това технически­
те им параметри се подразделят на входни и изходни. Входните
параметри характеризират преобразувателя като консуматор на
електрическа енергия и се наричат е!ектрически характеристики.
Те са следните;
’ В иякои литературни източници вместо термините работен център и ра­
ботна ос се използуват термините реперна точка и реперна ос. Дадените в на­
стоящата книга термини съответствуват на възприетите от международните организаци по стандартизация и на утвърдените от българските държавни стан­
дарти определения за високоговорителите.
47
а. Пълно входно електрическо съпротивление (входен електрически
импеданс) и номинално пълно електрическо съпротивление (номинален
импеданс)
Входният електрически импеданс Евх на високоговорителите
се определя, както при всички консуматори на електрическа енер­
гия, като отношение на приложеното към високоговорителя елек­
трическо напрежение ТЛх към протичащия
през него електрически ток /,х:
(4.1)
а.
На фиг. 4.1 е показан схематично един
високоговорител и са означени входното
напрежение 7/вх и входният ток Ех.
Входният електрически импеданс на
преобразувателите-двигатели винаги е чеФиг, 4.1. Включване
стотнозависим, защото се опреде.ля от
на високоговорител
импеданса на електрическата част на пре­
към напрежение
образувателя, който в по-малка нлн по-голя­
ма степен е честотнозависим, и от влияние­
то, което оказва механичният изход на преобразувателя върху него­
вия електрически вход. Това влияние се определя от механичните
параметри (механичният импеданс) на преобразувателя и от кое­
фициента на електромеханична връзка. Механичният импеданс ви­
наги е честотнозависим, а в някои случаи и коефициентът на
електромеханична връзка зависи от честотата, така че влиянието
на механичния изход върху електрическия вход на преобразувате­
ля е честотнозависимо. Поради това честотнонезависи.м входен
импеданс на високоговорителите не може да се постигне.
Зависимостта на входния импеданс от честотата се нарича
импедансна характеристика на високоговорителя.
Номиналното пълно входно електрическо съпротивление (но­
миналният входен импеданс) представлява стойността на активното съпротивление, с което се замества високоговорителят при
измерване на електрическата мощност, която той черпи от за­
хранващия го източник. Стойността на номиналния импеданс на
всеки конкретен тип високоговорител се посочва от производителя.
Номиналният импеданс на електродинамичннте високоговори­
тели се определя като минпмалната стойност на модула на пъл­
ното им електрическо съпротивление в честотния обхват над че­
стотата на основния резонанс на преобразувателя. Измерените
стойности па модула на входния импеданс на високоговорителите
48
за която и да е честота не трябва да бъдат по-малки от 8 0 %
от обявената стойност на номиналния импеданс.
Номиналният импеданс на електроакустичните преобразуватели
от двигателен тип е твърде важен техен параметър. Той не е ка­
чествен показател, неговата стойност не определя качествата на
преобразувателя. Номиналният импеданс е важен съгласуващ па­
раметър. При избор на усилвател, с който ще се захранва даден
високоговорител, обезателно трябва да се има пред вид както
стойността на номиналния импеданс на високоговорителя, така и
видът на неговата честотна характеристика. При конструиране на
крайни мощни усилватели също трябва да се взема пред вид
честотната характеристика на импеданса на високоговорителя, към
който ще бъде свързан усилвателят. Много са факторите, които
определят взаимната зависимост между уси.лвател и високогово­
рител. Тук ще бъдат изтъкнати само онези зависимости, конто
се обуславят от импеданса на високоговорителя като товар на
усилвателя.
В съвременните нискочестотни усилватели с цел да се подоб­
рят качествените им показатели са въведени дълбоки отрицател­
ни обратни връзки по напрежение. В резултат на това изходното
съпротивление е много малко, а изходното напрежение е почти
постоянно и не се влияе или се влияе слабо от стойността на
товарното стщротивление. Честотната характеристика на усилва­
телите е равномерна в целия честотен обхват, включващ звуко­
вите честоти. Изходната мощност, в рамките на която се гаран­
тират високите качествени показатели на усилвателя, се определя
при една зададена стойност на товара, която е номинална за
усилвателя. Включването на товар с по-малка стойност би довело
до токово претоварване на активните елементи на усилвателя, в
резултат на което биха се появ1ши нелинейни изкривявания и е
възможно активните елементи да дефектират, да излязат от строя.
Освен това при постоянно изходно напрежение включването на
товар с по-малка стойност от номиналната за усилвателя означа­
ва да се консумира по-голяма мощност от номиналната, при кое­
то съществува опасност от превишаване на допусгимата мощност
на разсейване за активните елементи. Понастоящем нискочестотните усилватели се произвеждат предимно с транзистори. При
тях превишаването па допустимата мощност на разсейване бързо
води до дефектиране на транзисторите (ако не е предвидена за­
щита против претоварване). Затова даден високоговорител може
да се включи към определен усилвател само ако номиналният
товар на усилвателя е равен или по-малък от номиналния импе­
данс на високоговорителя. В тази връзка е и изискването вход4 Високоговорители и озвучнтелни тела
49
нпят импеданс на впсокоговорп:еля за която и да е честота да
не е по-малък от 8 0 % от обявената компнална стойност на им­
педанса. Прп това не се поставят строги изисквания по отноше­
ние на превишаване стойността на номиналния импеданс.
Фнг. 4.2. Честотна характеристика на входния импеданс
на високоговорител
Честотната хара11теристика на модула на входния импеданс
на един електродинамичен високоговорител с директно излъчване
има вида, даден на фиг. 4.2. Вижда се, че стойността на входния
импеданс в областта на резонансната честота на високоговорите­
ля и в областта на високите честоти е значително по-голяма от
стойността на номиналния му импеданс. Такава честотната ха­
рактеристика на импеданса е твърде благоприятна за усилвателя.
Само за сигнали с честоти, близки до честотата, за която вход­
ният импеданс на високоговорителя е равен на номиналния му
импеданс, от усилвателя се консумира мощност, равна на номи­
налната му (при условие, че номиналният импеданс на високого­
ворителя е равен на номиналния товар на усилвателя). За сигна­
ли с други честоти мощността, която високоговорителят консу­
мира от усилвателя, е значително по-малка от номиналната му
мощност. Следовате.чно за сигнали с твърде ниски (около резо­
нансната честота на високоговорителя) и твърде високи честоти
усилвателят работи в облекчен енергиен режим. Но в същото
време трябва да се има пред вид, че в областта на високите че­
стоти входният импеданс на високоговорителя не е активен, а
има комплексен характер, като реактивната съставяща има индук­
тивен характер и може по стойност да превишава активната съ50
стазлща. До каква степен се облекчава усилвателят за високите
честоти и какво ще бъде влиянието на реактивната съставяща на
входния импеданс на високоговорителя върху усилвателя — отго­
ворът на тези въпроси трябва да бъде известен, преди да се реиш дали да се комплектува даден високоговорител към опреде­
лен усилвател.
В последно време придобива известно значение и стойността
на актпвното съпротив.ление на високоговорителя (съпротивление­
то му за постоянен ток). Това е свързано със създаването на
усилватели с безтрансформаторна връзка с товара, при които не
се използува разделителен кондензатор.
б. Резонансна честота
Резонансната честота на високоговорителите по принцип не е
електрически параметър, тъй като тя съответствува на състояние
иа високоговорителя, прп което е настъпил резонанс в механична­
та му трептяща система. Но за механичния резонанс се съди по
големината на е.тектрически величини и затова този параметър се
дефинира в настоящия раздел.
Резонансната честота на високоговорител е честотата, при коя­
то ?V^одулът на пълното му входно електрическо съпротивление
получава своя първи максимум при входящо изменение на често­
тата.
Резонансната честота /о зависи от параметрите на трептящата
система на високоговорителя — масата т и гъвкавостта с:
/о = - ^
.
•
2л [/ тс
(4.2)
в. Качествен фактор ^
Числото, което показва колко пъти реактивното съпротивление
на елементите на трептящата система при резонанс е по-голямо от
съпротивлението на активните загуби, се нарича качествен фактор.
Определя се от зависимостта
(4.3)
^
Г
\
С
Г
ЮдС г
^
^
в (4.3) с г е означено съпротивлението на общите механични
загуби в трептящата система на високоговорителя.
51
г. Електрическа мощност
Електрическата мощност на високоговорителя е еквивалентна
на мощността, която се разсейва върху съпротивление, равно по
стойност на модула на номиналния импеданс на високоговори­
теля, при напрежение, равно на напрежението на входните клеми
на високоговорителя. Тя се определя с израза
Рел —
(4.4)
12н
където
ТЛх е ефективната стойност иа напрежението на входни­
те клеми на високоговорителя;
\Евоу\ — модулът на номиналния импеданс иа високогово­
рителя.
Номиналният импеданс на високоговорителите почти не съдър­
жа реактгшна съставяща, така че използуването на модул в из­
раза (4.4) е продиктувано по-скоро от съображения за принципност.
Понятието електрическа мощност се въвежда с цел да се
дефинира една мощност, която не зависи от честотата. То се из­
ползува главно при измерване на електроакустичните показатели
на високоговорителите с помощта на синусоидален електрически
сигнал. Ако се поддържа на входните клеми на високоговорителя
постоянно електрическо напрежение, високоговорителят ще кон­
сумира мощност, равна на електрическата само за честотата, за
която входният му импеданс е равен на номиналния. За всички
останали • честоти високоговорителят ще консумира по-малка
мощност.
д. Паспортна мощност
Паспортната мощност на високоговорите.лите характеризира
тяхната механична здравина. Тя се определя от производителя в
резултат на продължителни изпитвания с помощта на шумов сиг­
нал, съответствуващ по спектрална плътност на средната ста­
тистическа плътност на една музикална или говорна картина След
продължително въздействие на шумовия сигнат (100 Ь) високого­
ворителят трябва да запази своите електрически качества и ме­
ханична цялост и да не проявява ефекти на звънтене, хриптене
и др., които пречат на нормалното му функциониране. Ефектив52
пата стойност на мощността на шумовия сигнал, която високо­
говорителят все още издържа, представлява неговата паспортна
мощност. Ясно е, че за определяне на паспортната мощност на
даден тип високоговорители е необходимо да се проведат по­
редица от изпитвания с различни ефективни мощности на шумо­
вия сигнал. При това всяко изпитване трябва да се проведе вър­
ху няколко броя високоговорители от дадения тип. Изпитването
на различните групи от високоговорители при различни стойно­
сти на мощността може да се проведе едновременно или после­
дователно при непрекъснато увеличаване на мощността. Но и в
единия, и в другия случай е необходимо да се използуват значи­
телен бпой високоговорители и да се разполага с усилватели с
твърде голяма обща мощност. При това е желателно след уста­
новяване на паспортната мощност на даден тип високоговорители да
се изпитат няколко партиди от този тип при въздействието на
определена паспортна мощност, за да се получи увереност, че
резултатът от изпитването не е случаен.
е, Номинална мощност
Номиналната мощност на високоговорителя се определя и обя­
вява от производителя с оглед на предназначението му в екс­
плоатацията. Това понятие е свързано с възможностите на електроакустичния преобразувател да възпроизвежда продължително
време музика и говор. Номиналната мощост на високоговорителя
може да се дефинира и като мощност, равна на номиналната изходна мощност на усилвателя, към който високоговорителят мо­
же да работи продължително време, без да настъпят в него
електрически или механични повреди. В този процес усилвателят
усилва, а високоговорителят възпроизвежда музика и говор. В
никакъв случай не бива да се приема, че номиналната мощност
на един електроакустичен преобразувател предстаатява синусоидалната мощност, която той може да възпроизвежда продължи­
телно време. Като се има пред вид начинът, по който се опре­
деля номиналната мощност на един усилвател, се установява, че
за да не внася усилвателят изкривявания при усилването на му­
зика п говор, върховата стойност на съответствуващня им елек­
трически сигнал на изхода на усилвателя не трябва да превишава
амплитудата на номиналното му изходно напрежение. Върховата
стойност на напрежението на дадена музикална или говорна кар­
тина неколкократно надвишава нейната ефективна стойност. Мощ­
ността, съответствуваща на върховото напрежение на сигнала, е
53
много по-голяма от ефективната мощност за този сигнал, защото
отношението между мощностите съответствува на квадрата от
отношението между напреженията. Ако се приеме, че ефективна­
та мощност на възпроизвежданата от високоговорителя картина
може да бъде равна на неговата паспортна мощност, ще се стиг­
не до извода, че номиналната мощност на високоговоригеля мо­
же да бъде няколко пъти по-голяма от паспортната му мощност.
Отношението п на мощността, съответствуваща на върховото
напрежение на сигнала, към мощността, съответствуваща на ефек­
тивното напрежение на сигнала, е различно за различните музи­
кални или говорни картини. Зптова не е възможно, след като се
определи паспортната мощност на даден тип високоговорители,
да се определи и неговата номинална мощност като п пъти поголяма от паспортната му мош.ност.
Производителите определят номиналната мощност на високо­
говорителите чрез продължителни изпитвания с усилватели с раз­
лична мощност при възпроизвеждане па разнообразна музика и
говор. И все пак този параметър на електроакустичните преоб­
разуватели е твърде относителен. Той се определя значително
по-трудпо от параметъра паспортна мощност. Впрочем последни­
ят е въведен именно поради затрудненията, свързани с точното
определяне на номиналната мощност на високоговорителите. Ня­
кои производители обявяват твърде малки стойности на номнналната мощност на произвежданите от тях високоговорители — рав­
ни или малко по-големи от паспортните им мощности. Други
производители обявяват значително по-големи стойности на номи­
налната мощност. Твърде често едни и същн високоговорители от
един производител се обявяват с различна номинална мощност
в различни страни. В повечето случаи промяната на обявената но­
минална мощност бива предхождана от допълнителни изпитвания
в съответствие с действуващите в дадената страна стандарти,
но не са изключение и случаите, когато номиналната мощност
се завишава от чисто рекламни съображения.
От казаното дотук следва, че когато се сравняват високого­
ворители по отношение на техните възможности да издържат
електрическо натоварване, като база за сравнение трябва да се
приема паспортната им мощност. Този параметър се определя при
еднакви условия от всички производители. Трябва да се има пред
вид обаче, че понятието паспортна мощност е въведено само от
социалистическите страни, тъй като е дефинирано в препорзжа
за стандартизация на СИВ. В препоръката на Международната
електротехническата комисия (МЕК или 1ЕС) №268, раздел 5, е
въведено понятието Ро\\*ег ЬапбИпд сарасИу, което е напълно
54
идентично и се определя по същия начин, както и понятието
паспортна мощност. За съжаление много малко са фирмите, кои­
то обявяват паспортната мощност на произвежданите от тях
електроакустични преобразуватели. Твърде често се обявява ня­
каква* мощност, без да се конкретизира за каква мощност става
дума. Параметърът Рохгег ЬапбИп§ сарасЙу трудно може да се
приведе дословно и да се съгласува с възприетите у нас термини.
Той означава капацитет на преобразувателя по отношение въз­
можностите му да консумира електрическа мощност (да се нато­
варва с електрическа мощност). Във връзка с това е необходимо
да се обърне внимание на същността на параметъра номинална
мощност. Неправилно е да се смята (а това често се прави), че
номиналната мощност е съгласуващ параметър. За високоговори­
телите единственият съгласуващ параметър това е номиналният
импеданс. И то пак относително, защото няма съществени пречки
към даден усилвател да се включи високоговорител с номинален
импеданс, който има по-висока стойност от стойността на номи­
налното товарно съпротивление на усилвателя. Номиналната мощ­
ност на един електроакустичен преобразувател определя само
неговата гранична възможност да преобразува електрическа енер­
гия в звукова. Ако му се подаде по-голяма електрическа мощ­
ност, преобразувателят може да се разруши, да се прекъсне
електрическата му верига или да настъпят механични повреди.
Но ако му се подава по-малка електрическа мощност, преобра­
зувателят ще я преобразува в звукова без никакви сътресения
дори с по-малки изкривявания. Така че изказвания от вида „Този
усилвател е с номинална мощност 10 IV и не може да се изпол
зува високоговорител с номинална мощност от 50 ^ за негов
товар“ са неправилни и недопустими за технически компетентни лица.
Някои производители вместо номинална мощност обявяват му­
зикална мощност, а паспортната мощност обявяват като номинална.
ж. Л1аксимална синусоидална мощност
Максималната синусоидална мощност е електрическата мощ­
ност на синусоидален сигнал с честота, съдържаща се в номи­
налния честотен обхват, която високоговорителят или озвучителното тяло може да издържи продължително време, без да настъ­
пят електрически или механични повреди. Максималната синусои­
дална мощност може да има различни стойности в отделните
подобхвати от номиналния честотен обхват на електроакустичния
преобразувател-двигател. По принцип в подобхватите, съдържащи
55
по-внсоките честоти от номиналния честотен обхват, се допускат
по-малки стойности на максималната синусоидална мощност. Това
е свързано със статистически установения факт, че сигналите с
висока честота на дадена музикална или говорна картина са с
твърде ниско енергийно ниво. Максималната синусоидална мощ­
ност е въведена, за да се определи една максимална стойност на
синусоидалния сигнал, с която могат да се провеждат продъл­
жителни измервания на високоговорителите. Ако времето, в про­
дължение на което преобразувателят може да издържи тази
мощност, не е посочено, приема се, че то е не по-малко от един
час. Максималната синусоидална мощност има по-малка стойност
в сравнение с паспортната и номиналната мощност. Например за
един високочестотен високоговорител с номинална мощност 40 Ш
и паспортна мощност 20
максималната синусоидална мощност
в честотния обхват над 5000 Нг не надвишава 2
Максималният синусоидален сигнал се определя независимо от
честотния обхват, за който се отнася, със следната зависимост:
X ш ьх — ( р т а х | .^ н о м |
>
(4 .5 )
където
Ртвх е максималната синусоидална мощност за дадения
честотен обхват;
|2ном1 — модулът на номиналния импеданс.
3. Музикална мощност
Този параметър характеризира нискочестотните високоговори­
тели. Определя се като максимална синусоидална мощност, която
високоговорителят може да издържи за кратко време (не повече
от 2 5) в частта от номиналния честотен обхват под 250 Нг. Па­
раметърът музикална мощност се използува предимно при висо­
коговорителите от Н1 — Р 1 клас.
и. Работна мощност
Този параметър е свързан с изходните величини на високого­
ворителя, следователно и с неговата ефективност на преобразу­
ване. Работна мощност се нарича онази електрическа мощност,
подадена на входа на електроакустичния преобразувател, под
действието на която създава звуково налягане с определена стой­
ност на определено разстояние от работния си център по работ­
ната си ос. Звуковото налягане може да бъде за една честота или
56
да се усредняпа в определен обхват. Параметърът работна мощ­
ност засега се използува при високоговорителите и озвучнтелките тела от Н1 — Р1 клас. При тези преобразуватели някои каче­
ствени показатели, като коефициента на хармониците, се измер­
ват при захранване с електрическа мощност, равна на работната
им мощност. По всяка вероятност обаче работната мощност ще
се въведе като параметър и за останалите високоговорители. Има
се пред внд, че слушателят никога не се интересува при каква
електрическа мощност слуша възпроизвеждането на дадена про­
грама, а и няма възможност да я измерва или да съди за нея.
Слушателят винаги желае да слуша при определено ниво на зву­
ковото налягане, създавано в мястото, където се намира той.
Безспорно всеки слуша при определено индивидуало звуково ни­
во, но все пак може да се определи статистически една средна стой­
ност на звуковото налягане, която да се приеме за работна. Това
означава да се приеме, че високоговорителят преобразува предим­
но такава електрическа мощност, при която се създава звуково
налягане, прието за работно. Тази мощност е работната мощност
на високоговорителя. За отбелязване е, че работната мощност
има различна стойност не само за високоговорителите от различен
чип, но н за отделните образци от един и същи тип.
4.5. Електроакустични характеристики
на високоговорителите
Електроакустичните характеристики определят електроаку етич­
ния преобразувател-двигател като източник на звуково поле и се
наричат негови изходни характеристики. Някои характеристики
опреде.тят връзката между изходна н входна величина, но ще бъ­
дат дефинирани в този раздел. Електроакустичните характеристи­
ки на високоговорителите са:
а. Честогна характеристика иа звуковото налягане
(честотна характеристика)
Честотната характеристика на един високоговорител представ­
лява зависимостта на създаваното от него звуково налягане от
честотата в точка, намираща се на определено разстояние от ра­
ботния му център, при поддържане на постоянно напрежение
»а в.ходните клеми на високоговорителя. Обикновено точката, в
която се измерва звуковото налягане, се намира върху работна57
та ос на високоговорителя, но за редица допълнителни изслед­
вания на високоговорителите се измерва звуковото налягане като
функция на честотата в точка, която лежи върху ос, сключваща
определен ъгъл с работната ос. Например, ако е необходимо да
се знае с колко се различава звуковото налягане, създавано от
високоговорителя в отделни точки на определено пространство,
се определя неговата честотна характеристика в точка, лежаща
по работната му ос, н в точки, лежащи върху лъчите, които за­
раждат това пространство.
Честотната характеристика на високоговорителите се опреде­
ля с помощта на синусоидален снгнал в пространството, в което
са изпълнени изискванията за съществуване на свободно звуково
поле. В този случай върху клемите на високоговорителя се под­
държа постоянно по стойност входно напрежение 7/вх. Допуска
се обаче измерването да се проведе при поддържане на постоя­
нен ток /вх, протичащ през високоговорителя. Каква е разликата?
При поддържане на постоянно напрежение 7/в.ч високоговорите­
лят консумира максимална мощност при онази честота, за която
входният му импеданс е равен на номиналния импеданс .^'ном, а за
всички останали честоти консумира по-малка мощност. При под­
държане на постоянен ток е точно обратното — високоговорителят
консумира най-малка мощност за честотата иа номиналния ги им­
педанс. Това се вижда от зависимостите, които определят кгнсумираната мощност +,л за двата случая:
77^ .
Р ел ~
-у
’
Рел = /в\|^нсм|.
(4.6)
(4.7)
В последно време се препоръчва честотната характеристика
па високоговорите.чите да се определя с помощта ка шумов сиг­
нал в пространството, в което са изпълнени условията за съще­
ствуване на дифузно звуково поле. Тези условия са по-близки до
реалните и вече са стандартизирани за страните — членки ка СПВ,
по отношение на високоговорители от категория Н1— Р1. При из­
мерването се използува теснолентов шум с широчина една трета
от октавата, чиято ефективна стойност на напрежението се под­
държа постояина по големина.
Акустичното оформяне (акустичното натоварване) на високо! Оворителя оказва съществено влияние върху формата на честот­
ната му характеристика в областта иа ниските честоти, а в някои
случаи и в областта на средните честоти. Ако високоговорителят
е предназначен да работи в едгю дадено акустично оформяне,
58
препоръчва се честотната му характеристика да се определя с
това оформяне. Но в повечето случаи акустичното оформяне не
е предварително известно или е известно, че високоговорителят
в процеса ня експлоатация ще работи с различни акустични
оформяния. Тогава честотната характеристика на високоговорите­
лите се определя, като те се закрепват към акустичен екран (дъ­
ска) с определени в стандартите форма и размери.
Мощността, която се подава на високоговорителите при опре­
деляне иа честотната им характеристика, е различна. За най-мал­
ките високоговорители с номинална мотцност до 50 тУ? тя е
равна на номиналната им мощност. При високоговорители с номи­
нална мощност от 50 до 500 га\У измерването се провежда при
мощност 50 га\У. При високоговорители с номинална мощност, поголяма от 500 гаШ, измерването се провежда с мощност, равна
на една десета част от номиналната мощност. Все още иякои
провеждат измерванията при мощност 0,1
или при 1
За вида на честотната характеристика оказва влияние и раз­
стоянието, на което се намира точката, в която се определя че­
стотната характеристика. За различните високоговорители то е
различно. Честотната характеристика на високоговорители с мал­
ки размери (най-големият им размер да бъде до 250 гаш) се оп­
ределя на разстояние 0,5 т от работния им център, а на висо­
коговорители с по-големи размери — на 1 ш.
На фиг. 4.3 е показана честотната характеристика на един
високоговорител, монтиран върху стандартен акустичен екран,
определена с помощта на синусоидален сигнал в условията на
59
свободно звуково поле. Измерването е проведено в точка, нами­
раща се на разстояние 0,5 тп от работния център на високогово­
рителя, при поддържане на постоянно входно напрежение, съответствуващо на 0,1 от номиналната му мощност.
б. Ефектисен честотен обхват на възпроизвеждане
Този честотен обхват, в който високоговорителят ефективно
преобразува електрическата енергия в енергия на звуковото по­
ле, се нарича ефективен честстен обхвст на възпроизвеждане.
Различните високоговорители преобразуват с различна ефектив­
ност енергията от един вид в друг.
Зз опреде.чен тип високоговорител ефективен е онзи честотен
обхват, в който високоговорителят преобразува енергията на сиг­
налите с различни честоти с ефективност, която се различава за
отделните честоти с не повече от една определена стойност.
Ефективният честотен сбхват на възпроизвеждане за даден
високоговорител, се определя като обхват от честотната му ха­
рактеристика, определена по направление на работната му ос, в
който звуковото налягане се понижава с не повече от една оп­
ределена стойност по отношение на средната стойност на звуковото
налягане в даден честотен обхват. Честотеният обхват, в който се
опреде.™ средната стойност на звуковото налягане, се приема
различен за различните типове високоговорители. За високогово­
рителите за обща употреба се приема честотен обхват с широ­
чина една октава, в който средната стойност на звуковото наля­
гане е най-голяма. За високоговорителите от категория Н1—Р1 се
приема честотният обхват от 100 Нг до 4000 Нг. Различна е и
допустимата стойност на понижаване на звуковото налягане. За
високоговорителите за обща употреба се допуска понижаване до
10 63, за високоговорителите от категория И1—Р1 — 8 бВ, а за
някои високоговорите.ти с по-ниски качествени показатели — по­
нижаване до 14 бВ даже до 16 бВ.
При определяне на ефективния честотен обхват на възпроиз­
веждане, ако съществуват тесни честотни ленти с широчина, помалха от
от октавата, в които звуковото налягане се пони­
жава със стойност, по-голяма от допустимата, те не се вземат
пред вид.
60
в. Долна гранична честота
Най-ниската честота от честотната характеристика по работ­
ната ос, за която звуковото налягане се понижава с една опре­
делена стойност спрямо средната стойност на звуковото наляга­
не в даден честотен обхват, се нарича долна гранична честота
(фиг. 4.3). В честотната характеристика могат да съществуват ня­
колко честоти, за които звуковото налягане спада с определена­
та стойност. При определяне на долната гранична честота се взе­
ма най-ниската от тях. Обикновено долната гранична честота се
явява като долна граница на ефективния честотен обхват ка въз­
произвеждане.
г. Горна гранична честота
Най-високата честота от честотната характеристика по работ­
ната ос, за която звуковото налягане се понижава с една опре­
делена стойност спрямо средната стойност на звуковото налягане
в даден честотен обхват, се нарича горна гранична честота.
При определяне на тази честота също трябва да се има пред
вид, че в честотната характеристика може да има няколко често­
ти, за които звуковото налягане спада с определената стойност,
но се приема най-високата от тях. Обикновено тя се явява като
горна граница на ефективния честотен обхват па възпроизвеж­
дане.
■На фиг. 4.3 са определени долната гранична честота / д , гор­
ната гранична честота /г и ефективният честотни обхват ка въз­
произвеждане. За база е приета средната стойност на звуковото
налягане в октавата с най-голяма чувствителност при допустима
стойност на понижаване на звуковото налягане за граничните че­
стоти 10 бВ. С пунктир са показани възможни спадания в че­
стотната характеристика, при които звуковото налягане може да
се понижи например с повече от 10 бВ, но те не трябва да се
вземат пред вид при определяне на долната и горната гранична
честота и ефективния честотен обхват на възпроизвеждане. В
честотната характеристика на измерения високоговорител, дадена
на фиг. 4.3, те в действителност не съществуват.
Д. Номинален честотен обхват
Този параметър е твърде условен. Той се определя от произ­
водителя. Номиналният честотен обхват представлява обхватът
61
отчесготната характеристика, в които производителят гарантира
обявените параметри на изделието. Той представ.тява част от
ефектпнния честотен обхват на възпроизвеждане или най-много
съвпада с него. В никакъв случай номиналният честотен обхват
не може да бъде по-широк от ефективния честотен обхват на
възпроизвеждане.
Даден високоговорител може да има твърде широк ефективен
честотен обхват на възпроизвеждане, докато номиналният му об­
хват е твърде тесен. Това се отнася предимно за високоговори­
телите, предназначени да възпроизвеждат отделни части от зву­
ковия спектър. За определени цели производителят препоръчва
честотния обхват, в който може да се използува даден тип висо­
коговорител. В някои случаи производителят обявява различни
номпнтлш! честотни обхвати за един и същи тип високоговори­
тели, като за всеки номинален честотен обхнат дава различни
параметри на това изделие. Това се дължи на факта, че възмож­
ността един високоговорител да преобразува ефективно сигнали
в рамките на определен честотен обхват още не означава, че
този високоговорител може да работи продължително време в
този честотен обхват. Например един високочестотен високогово­
рител може ефективно да преобразува сигнали със средни и до­
ри с ниски честоти, но той не може продължително време да
възпроизвежда тези сигнали. При възпроизвеждане на сигнали с
ниски и средни честоти трептящата система на високоговорите­
лите извършва трептения с по-големи амплитуди, отколкото при
възпроизвеждане на сигнали с високи честоти. Освен това в една
музикална или говорна картина нискочестотните и средночестотните съставящи, са носители на значителна енергия. Високоче­
стотният високоговорител не може да трепти с големи амплитуди,
нито може топлинно да понесе енергията, която носят сигналите
с ниски II средни честоти. При въздействие на такива сигнали
високочестотният високоговорител ще се разруши. Затова и не­
говият номинален честотен обхват се определя само като част
от ефективния му честотен обхват на възпроизвеждане. За един
нискочестотен високоговорител номиналният му честотен обхват
може да не включва честотите над дадена честота. В този слу­
чай производителят има пред вид, че за по-високите честоти
нпскочестотннят високоговорител няма да отговаря на изисква­
нията по отношение ьа пространствената му характеристика на
излъчване.
Изобщо причините за обявяване на номинален честотен об­
хват, който е по-тесен от ефективния честотен обхват иа въз­
произвеждане, могат да бъдат най-различни, но във всички слу62
члп те се основателни. Не бива в никакъв случай внсокоговорптелите да се използуват в честотен обхват извън номиналния,
обявен от производителя.
Характерно за номиналния честотен обхват е, че той е посто­
янен за определен тип високоговорител. За да няма голямо раз­
нообразие в номиналните честотни обхвати, стандартизационните
документи изискват за граници на тези обхвати да служат числа
от стандартната поредица честоти, дадени в предидещото раз­
глеждане (вж. гл. I, т. 1.7). Например не е допустимо да съ 1цествува номинален честотен обхват от 47 Нг до 11500 Иг. Правплно е той да бъде от 50 Нг до 10 000 Нг или от 40 Нг до
10000 Нг. Горната граница може да бъде 12500 Нг, но не
трябва да е междинна честота между 10000 Нг и 12500 Иг.
Ефективният честотен обхват има различна стойност за раз­
личните образци от даден тип високоговорители или озвучптслпи тела, като граничните честоти могат да бъдат произволни
числа. Този обхват може да бъде например от 47 Нг до 11 500 Нг.
е. Неравномерност на честотната
характеристика
Разликата между нивата на максималпото и минималното зву­
ково налягане в даден честотен обхват се нарича неравномер­
ност на честотната характеристика в този обхват. Обикно­
вено неравномерността се изразява в децибели (бВ). Определя
се чрез израза
Ж ^ 2 0 1^ 4 " ^ = -.2 0
Рт1п
2 ^ ^ -2 0 1 е =
Ро
Ро
(4.8)
където
М
е неравномерността на честотната характеристика за
даден честотен обхват, изразена в бВ;
Ртак ■
— максималпото звуково налягане в дадения често­
тен обхват, Ра;
Рт1п — минималното звуково налягане в същия честотен
обхват, Ра;
Ро — реперното звуково налягане, равно на 2.10~® Ра;
ктах нивото на равх СП р я М О /7„, бВ;
ктт
нивото НЗ /)п,1п СПрЯМО ро, бВ.
Допустимата стойност на неравномерността на честотната ха­
рактеристика се определя за номиналния честотен обхват на
високоговорителя. При определянето й върховете и падините в
63
честотната характеристика, чиято широчина е по-малка от
от
октавата, не се вземат пред вид. Неравномерността на повечето
високоговорители за обща употреба не надвишава 12 бВ.
На фиг. 4.3 са отбелязани нивото Бщах на максималпото зву­
ково налягане ртв%, нивото Т,т1п на минималното звуково налягане
Рт\п и неравномерността на честотната характеристика М.
При високоговорителите от категория П1—Р1 неравномерност­
та на честотната характеристика се определя и нормира малко
по-спецшфично. В случая под неравномерност иа честотната ха­
рактеристика в даден честотен обхват се разбира разликата меж­
ду нивата на максималпото и средното звуково налягане, съот­
ветно разликата между нивата на минималното и средното зву­
ково на.тягане в този честотен обхват. Ясно е, че в този случай
са дефинирани две неравномерности. Те се изразяват по следния
начин:
Л1,=20
1е^ - 2 0
^ 2 = 2 0 1 - 4 ^ = 20 18
“ср
ро
— 20
1 ^ =
Ро
Бшах-Тср!
(4.9)
(4.10)
Новите величини в сравнение с (4.8) имат следното значение:
М 1 — неравномерност на честотната характеристика над сред­
ното й ниво, бВ;
/Из — неравномерност на честотната характеристика под сред­
ното й ниво, бВ;
рср — средна стойност на звуковото налягане в дадения често­
тен обхват, Ра;
^ср — ниво на рср спрямо р^, бВ.
Не е трудно да се установи, че съществува зависимостта
М = М ,-М . 2.
(4.11)
Като се има пред вид, че /Ид е отрицателно число, установя­
ва се, че общата неравномерност е сума от двете неравномер­
ности. Все пак нормирането на допустимата неравномерност спря­
мо средното ниво на звуковото налягане е по-строго изискване
от нормирането на общата неравномерност. Разбира се, това е
гаранция и за по-високо качество. За високоговорителите и оз­
вучителните тела се изисква допустимите неравномерности Мр и
Л4з да не надвишават 4 бВ в обхвата от 100 до 8000 Нг. В слу­
чая неравномерността е дефинирана не в номиналния, а в по-те­
сен честотен обхват.
64
На фиг. 4.4 е дадена примерната честотна характеристика на
едни високоговорител от категория Н1—Р1. На нея са означени
Апах,
Бср, Мр и Жд.
Фиг. 4.4. Честотна характеристика
рия Н1—П
на високоговорител от
катего­
ж. Характеристична чувствителност
Този параметър показва ефективността на преобразуване на
електрическата енергия в е!1ергнп на звуковото поле. Във връз­
ка с това понятие трябва да се определи и понятието средно
звуково налягане.
Средноквадратичната стойност на звуковото налягане, създа­
вано от високоговорителя за определен честотен обхват в дадена
точка на свободиото звуково поле, се нарича средно звуково на­
лягане. Определя се с израза
Рср
-4
р\+Р2+р\+ ■• ■-Тд*
(4.12)
където
рр, . . . ,рп са звуковите налягания за определени честоти;
п е броят на честотите от даден честотен об­
хват, за които е измерено звуковото наля­
гане.
Усредняването се извършва по стойностите на звуковото на­
лягане за
честотите от стандартната честотна поредица, дадена
в гл. I,т. 1.7, които участвуват в честотния обхват. Както бе пос В исокоговорители
и о звучн телн и
тела
65
сочено, тези честоти са равномерно разпределени при логаритми­
чен мащаб на честотата. Обикновено честотната характеристика
на високоговорителите и озвучителните тела се записва автоматично върху бланка при логаритмичен мащаб, т. е. по ординатната ос е нанесено не звуковото налягане, а неговото ниво спрямо
налягането /7о=2.10“ ® Ра. За да се извърши усредняване на зву­
ковото налягане, е необходимо от стойностите на неговото ниво
в ЙВ за отделните честоти, участвуващи в израза (4.12), да се
намерят стойностите на звуковото налягане в паскали (Ра). Пре­
връщането на нивото в звуково налягане се извършва с помощта
на таблици.
За отбелязване е, че средното звуково налягане се намира
като средноквадратична стойност на звуковите налягания за от­
делните честоти. Използуването на средноаритметичната стойност
на отделните звукови налягания за получаване на средното зву­
ково налягане е принципно неправилно, макар че практически
допусканата грешка не е значителна.
Така дефинираното средно звуково налягане се определя с
помощта на синусоидален сигнал. Принципно нищо няма да се
промени, ако вместо сигнал с определена честота се използува
теснолентов шум с широчина 7з от октавата и средна честота —
дадената честота. Получените резултати ще бъдат по-близки до
истината, защото се избягва възможността да се попадне на връх
или падина в честотната характеристика.
Средното звуково налягане в даден честотен обхват може да
се опреде-ш и директно, като на високоговорителя се подаде
шумов сигнал (розов шум), съдържащ само честотите от дадения
честотен обхват.
Средното звуково налягане се определя в паскали (Ра), а не­
говото ниво спрямо налягането рр = 2
Р а—в ЙВ.
Характеристичната чувствителност се определя като отноше­
ние на средното звуково налягане, създавано от високоговорителя
за определен честотен обхват по работната ос на разстояние 1 га
от работния център, към квадратен корен от стойността на по­
даваната електрическа мощност. Математическата зависимост е
ср
(4.13)
където
А
е характеристичната чувствителност за даден честотен
обхват;
р^р — средното звуково налягане в същия честотен об­
хват;
66
Рел — подаваната на високоговорителя електрическа мощ­
ност.
Електрическата мощност се изчислява по израза (4.2).
Прп определяне на характеристичната чувствителност подава­
ното на високоговорителя напрежение
се поддържа постоян­
но. Тъй като входният импеданс на високоговорителя се изменя
с честотата, изменя се (намалява) и консумираната мощност Рел.
Независимо от това се приема, че за всяка честота високогово­
рителят консумира мощност, равна на определената с израза
(4.4). Има се пред вид, че в процеса на експлоатация високого­
ворителите и озвучителните тела работят в условия на постоян­
но напрежение, а не в условия на постояина мощност.
Характеристичната чувствителност може да се определи както
със синусоидален, така и с шумов сигнал — зависи как е опре­
делено средното звуково налягане /?ср. Тя се измерва в РаШ“ ®-®.
Нивото на характеристичната чувствителност може да се из­
рази също с нивото на средното звуково налягане на разстояние
1 т при подаване на мощност 1
То се изразява в децибели
(ЙВ) спрямо />с=2.10“ ® Ра.
3. Насоченост на високоговорителите
Характеристика на насоченост — зависимостта на звуковото
налягане, създавано от високоговорителя за определена честота
( в точки на свободиото звуково поле, намиращи се на опреде­
лено разстояние от работния център, от ъгъла между работната
ос на високоговорителя и направлението към посочените точки.
За високоговорителите с кръгла форма е достатъчно да бъде
известна характеристиката на насоченост в една равнина, мина­
ваща през работната ос и през произволен диаметър на излъч­
ващия етемент. За високоговорителите с елиптична или овална
форма трябва да бъдат известни две характеристики на насоче­
ност — в равнините, минаващи през работната ос и съответно
през малката и голямата ос на елипсата (овала).
Характеристиките на насоченост зависят от честотата Д1 зато­
ва се определят за поредица честоти, равномерно разпределени
в номиналния честотен обхват, например през една октава. За
високите честоти високоговорителите излъчват твърде насочено.
67
и. Акустична мощност
Представлява средната по време мощност на излъчвания от
високоговорителя сигнал с честота / . Измерва се във V/.
Средната акустична мощност от своя страна представлява
средната стойност на акустичната мощност, излъчвана от висо­
коговорителя в определен честотен обхват. Усредняването се из­
вършва по стойностите на акустичната мощност за честоти, рав­
номерно разпределени в логаритмичен мащаб.
й. Коефициент иа полезно действие (к.п.д.) г)
Представлява отношението между излъчената от високогово­
рителя акустична мощност
и подаваната електрическа мощ­
ност Рел за честота /:
71= ■
(4.14)
Среден коефициент на полезно действие >}ср се нарича сред­
ната стойност на К.П .Д . в номиналния честотен обхват на влсокоговорителя.
к. Нелинейни изкривявания
Въпреки желанието ни високоговорителите да бъдат линейни
електроакустични преобразуватели те в една или друга степен се
проявяват като нелинейни елементи — изходната величина не се
намира в линейна зависимост от входната.
Под нелинейно изкривяване се разбира появяването на съста­
вящи в излъчвания от високоговорителя сигнал, които отсъствуват
в спектъра на входния електрически сигнал и се обуславят от
нелинейността на високоговорителя. Появата на съставящи, дъл­
жащи се на разтрептяване на шасито или други елементи на ви­
сокоговорителя, които не са предназначени да излъчват, не тряб­
ва да се приемат като нелинейни продукти.
Нелинейните изкривявания се оценяват посредством коефищзента на нелинейни изкривявания, който представлява отношение
между спектралните съставящи на излъчвания от високоговори­
теля сигнал, отсъствуващи в спектъра на входния електрически
68
сигнал п обусловени от нелинейността на високоговорителя, и
общия (тоталния) изходен сигнал.
Съществуват различни начини за количествена оценка на нелииейннте свойства на високоговорителите. Засега най-широко
разпространение е получил методът на хармоничните изкривя­
вания.
Хармонт но изкривяване се нарича нелинейното изкривяване,
което се получава при подаване на високоговорителя на синусондалеи електрически сигнал с една определена честота /.
Коефициент на хармонични изкривявания от «-ти ред (1 п„
за сигнал с честота / се нарича отношението между звуковото
налягане р„ с честота « / и общото звуково налягане р, кое­
то се получава при подаване на високоговорителя на сигнал с
честота / и определена електрическа мощност р^пА .- +
.
(Ч З )
Сумарен коефициент на хармонични изкривявания (коефи­
циент на хармониците) се нарича ефективната стойност на всички
коефициенти на хармонични изкривявания от «-ти ред при л > 2 :
V р1ер\+р\^ ■• -
(4.16)
С достатъчна за практиката точност йн за високоговорители­
те може да се определи само чрез коефициентите на хармонични
изкривявания от втори и трети ред.
Освен със синусоидален сигнал йнп и йн могат да се опреде­
лят и с помощта на теснолентов шумов сигнал, например с широ­
чина на честотната лента
от октавата. При средна честота на терцата, равна на /, йнп се определя за терци със средни честоти «/.
В последно време придобива популярност един нов метод за
оценка нелинейността на високоговорителите посредством интермодулгционни изкривявания.
Интгрмодулационно изкривяване се нарича нелинейното из­
кривяване, което се получава при подаване на високоговорителя
на два синусондални електрически сигнала с честоти Д и Д, от
които едната (Д) е много по-ниска от другата (Д).
Коефициентът на интермодулационните изкривявания от л-ти
ред
представлява отношението между стойността на спектрал­
ните съставящи на създаваното от високоговорителя звуково нанане с честота Д ± ( « —1)Д при (л > 1 ) и стойността на звуко­
вото налягане с честота Д при подаване на високоговорителя на
69
два синусондални електрически сигнала с честота Д и Д. Коефи­
циентът на интермодулационни изкривявания от втори ред й /2 и
от трети ред йгз се определя с изразите:
Р/.
'.)+7
Ре
^
(4.18)
където
Ри е звуковото налягане с честота Д;
Р{Г:1=/а п Ал-ЬЛ) — звуковите налягания с честоти Д — Д
п Л+Л;
Р(и-УС) п Р{и+Уа— звуковите налягания с честоти Д —2Д
и Д-Р2Д.
Сумарният коефициент на интермодулационни изкривявания
6-1 за високоговорителите се определя чрез йц и йгз с израза
Трябва да се знае, че между хармоничните и пнтермодулационните изкривявания винаги съществува някаква зависимост, като
в някои случаи тя може да се представи с аналитичен израз, а
в други — не може. Високоговорител, който има голям коефици­
ент на хармонични изкривявания, ще и.ма и голям коефициент
на интермодулационни изкривявания и обратно.
Нелинейните изкривявания на високоговорителите зависят от
електрическата мощност, която им се подава, но тази зависимост
не се подчинява на някаква закономерност. При по-голяма елек­
трическа мощност и изкривяванията са по-големи, но не може да
се каже, че при два пъти по-голяма мощност нелинейните изкри­
вявания ще се увеличат два пъти. 11роизводитслят трябва да по­
сочи при каква мощност се определят изкривяванията на даден
тип високоговорител.
Хармоничните и интермодулационните изкривявания на високо­
говорителите зависят от честотата, но тази зависимост е индивидуална за всеки тип високоговорител н дори за всеки екземпляр
от даден тип; зависимостта няма строго закономерен характер.
Разбира се, за определен тип високоговорители изкривяванията в
дадена честотна област могат приблизително да се повторят.
Коефициентът на хармоничните изкривявания на високоговорите­
лите може да се определи за отделни честоти, но по-често се
определя за всички честоти от даден честотен обхват, например
70
номиналния. Във втория случай върху бланката с честотната ха­
рактеристика на високоговорителя се снемат честотните характе­
ристики иа втория и третия му хармоник, както това е показано
на фиг. 4.5. Тъй като изкривяванията обикновено са малки и ни-
Фиг. 4.5. Честотна характеристика на втория
хармоник на високоговорител
и третия
вото на хармониците е ниско, практикува се техният сигнал да
се усилва с 20 или 30 бВ, преди да се запише върху бланката.
Казва се, че нивото на хармониците е повдигнато с 20 или 30 бВ.
л. Преходни процеси
Преходните процеси са свързани с инертността на високого­
ворителите като електромеханични преобразуватели. Ако даден
високоговорител излъчва сигнал с определена честота и внезапно
се прекрати подаването на електрическа енергия, високоговорите­
лят ще продължи да излъчва още известно време. Именно това
време представлява времето или продължителността на преходни­
те процеси. При включване на високоговорителя към даден елек­
трически сигнал той постепенно започва да излъчва, като след
известно време, което е също време на преходните процеси, до­
стига установения си режим.
Продължителността на преходните процеси на високоговори­
телите е много важна тяхна характеристика. При възпроизвежда­
не на музика или говор високоговорителят е подложен на непре­
къснати промени на амплитудата и честотния спектър на подава­
ния сигнал. Може да се каже, че високоговорителят нормално
функционира в преходен режим. Ако преходните процеси на да­
71
ден високоговорител са много продължителни, той ще възпроиз­
вежда много лошо музикалните и говорните картини независимо
от това, че останалите му параметри могат да бъдат много доб­
ри. Ие бива да се забравя, че параметрите на високоговорителите
*
ГГГГ
т т г п
с)
М 111111
л
1111
Фнг. 4.6. Възпроизвеждане на пакет от синусоиди
а — форма на входния електрически снгнал;
6 — форма на създаденото звуково налягане
се определят при установен режим, след като преходните проце­
си са приключили. Колкото по-кратки са преходните процеси на
високоговорителя, толкова по-естествено ще звучи възпроизвеж­
даната от него музика или говор. Затова стремежът на конструк­
торите е да създават високоговорители с много кратки преходни
процеси.
Обикновено за преходните процеси при високоговорителите
се съди от начина на възпроизвеждане на сигнал с правоъгълна
форма или на пакет от синусоиди. Иа фиг. 4.6 е показан електри­
чески снгнал, представляващ пакет от синусоиди (фиг. 4.6 а:) и
възпроизведеният от високоговорителя сигнал (фиг. 4.6 6).
72
Глава
пета
ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ И УСТРОЙСТВО
НА ЕЛЕКТРОДИНАМИЧНИТЕ ВИСОКОГОВОРИТЕЛИ
5.1. Принцип на действие на електродинамичните
високоговорители
а. Възникване иа електродинамичната сила
В постоянното магнитно поле, което съществува между полю­
си ге иа един магнит, се поставя проводник с дължина /, равна на
широчината на полюсите на магнита (фиг. 5.1). Проводникът се
свързва с източник на електродвижещо напрежение и през него
протича ток, чиято големина се определя по закона на Ом. Про­
тичащият ток поражда магнитно поле около проводника. Ако
магнитните силови линии на постоянното магнитно поле и елек­
трическият ток през проводника имат посоките, дадени нафиг. 5.1,‘
Фиг. 5.1. Проводник, през който протича електрически ток,
разпсл-зжен в постоянно магнитно поле
/ — магнит; 2 — пружини; 3 — проводник, през които протича елек­
трически ток
магннтното поле над проводника отслабва, а под проводника —
сс усилва. Причината за това е, че магнитните силови линии, по­
родени от тока, са противопосочни на тези на постоянното маг73
нитно поле, които са над проводника, а съпосочни на тези под
проводника. В резултат на изменението на магннтното поле въз­
никва силата Р, чиято приложна точка е върху проводника. Тя се
стреми да премести проводника в пространството, където сило­
вите линии са разредени. Тази сила се нарича електродинамична сила. В случая тя се стреми да премести проводника нагоре,
докато го изтласка извън постоянното магнитно поле. Ако токът
през проводника промени посоката си, електродинамичната сила
също променя посоката сн на 180°. В този случай отслабване на
магннтното поле се получава под проводника, а усилване — над
проводника. Посоката на силата Р се определя по правилото на
лявата ръка, което гласи: Разтваря се лявата ръка така, че пале­
цът да бъде перпендикулярен на останалите пръсти; поставя се в
магннтното поле така, че магнитните силови линии да пробож­
дат дланта; пръстите на ръката сочат посоката на тока; палецът
ще сочи посоката на електродинамичната сила.
Ако през проводника протича променлив ток, електродинамич­
ната сила ще сменя посоката си в такт с честотата на тока; про­
водникът също ще променя посоката си на движение в такт с
честотата на променливия ток.
Големината на електродинамичната сила р зависи право пропорциокално от големината на магнитната индукция В на постоянното магнитно поле, от големината на тока I и от дължината I
на проводника, който се намира в самото магнитно поле:
Р = В и= к1,
(5.1)
к = В 1 се нарича коефициент на електромеханична връзка.
б. Създаване на звуковото поле
На фиг. 5.2 е показан проводник в постоянно магнитно поле
към който е свързан източник на променливо електродвижещо
напрежение. Магнитните силови линии са перпендикулярни на рав­
нината на листа. През проводника протича електрически ток /. В
резултат на взаимодействието между магннтното поле и електри­
ческия ток възниква електродинамична сила Р. Ако електродвпжещото напрежение е се изменя по синусоидален закон, електри­
ческият ток I ще се изменя по същия закон:
(5.2)
74
Оттук и електродинамичната сила Р ще се изменя по спнусондален закон;
Р г= ви ~ ви,„ 5111 ш/ = /V, 51П (1) /;
р,„ = ВИш ,
(5.3)
(5.4)
където
р,п е максималната (амплитудна) стойност на силата.
Под действието на силата Р проводникът ще извършва хармо­
нични трептения. Но това не е достатъчно за създаване ва зву­
ково поле. Проводникът разтрептява въздушните частици, до кои­
то се допира, но те не са много на брой и енергията, която се
отдава от проводника към въздушните частици е много малка.
За създаване на звуково поле в околното пространство е необ­
ходимо да се отдаде значи­
телно по-голямо количество
енергия. Това може да се
постигне, като се разтрептят
по-голям брой от въздушните
частици, т. е. като се изпол­
зува проводник с голяма по­
върхност. По редица причи­
ни такова конструктивно ре­
шение е неприемливо(особено
при из.тъчване на ниски и
средни честоти от звуковия
спектър). Много по-добри ре­
зултати се получават, ако към
проводника се закрепи непо­
движно диск с малка дебе­
лина, както е показано на
фиг. 5.2. Дискът М ще треп­
ти в такт с трептенията на
проводника II ще разтрептява
въздушните частици, до кои­
то се допира, като им пре­
дава механична енергия. В
5.2. Създаване на збз^ково поле
резултат от двете страни на Фиг.
1 — проводник, през който протича електрически
ток;
2
— пружини; 3 — мембрана; 4 — звукови
диска се създава звуково
поле. Трептенията на въз­ В Ъ Л Н И
душните частици се осъще­
ствяват в такт с трептенията на диска, т. е. в такт с променли­
вото електродвижещо напрежение е. Ако напрежението има еинусопдален характер и звуковото налягане ще бъде синусоида.л75
но. Ако напрежението съответствува на някаква звукова кар­
тина, звуковото поле ще бъде повторение на тази картина.
По такъв начин трептенията на проводника в магннтното по­
ле предизвикват трептения на въздушните частици — предизвикват
възникването на звуково поле.
5.2. Устройство на електродинамичните високоговорители
На фиг. 5.3 е даден напречният разрез на един електродниамнчен високоговорител с директно излъчване.
Магнитната система създава постоянното магнитно поле, в ко­
ето се поставя звуковата бобина През проводника на звуковата
бобина протича електрическият ток. От неговото взаимодействие
с постоянното магнитно поле възниква електродинамичната сила,
разтрептяваща звуковата бобина. Мембраната е здраво залепена
към звуковата бобина и трепти заедно с нея, при което създава
звуково поле в околното пространство. Трептилката центрова зву­
ковата бобина в работната въздушна междина на магнитната
система, като й позволява да се движи само по направление на
оста си. Гънките служат за окачване на мембраната към корпу-
Чиг. 5.3. Напречен разрез на електродинамичен високоговорител
с директно излъчване
1 — |иагннтка система; 2 — звукова бобина; 3 — мембрана; 4 — трептилка; 5^ —
гънки (гофър); 6 — корпус (шаси); 7 — изводи
са (шасито) на високоговорителя, като също й позволяват само
трептения по оста Корпусът служи за закрепване на високогово­
рителя към съответното устройство, в което ще се вгражда, и
76
за закрепване на всички части на високоговорителя към него.
Изводите служат за осъществяване на електрическа връзка на
източника на напрежение със звуковата бобина.
Съставните части на високоговорителя ще бъдат разгледани
самостоятелно.
5.3. Магнитни системи за електродинамичните
високоговорители
Предназначението на магнитната система е да създаде едно
постоянно по посока и големина магнитно поле в определен от
нейните елементи въздушен обем. Както е посочено в (5.1), елек­
тродинамичната сила, която разтрептява мембраната на високого­
ворителя, е право пропорционална па магнитната индукция В на
полето, в което се намира звуковата бобина. При постояшш I и
/,„ увеличаването на силата може да се постигне чрез увелича­
ване на индукцията В. Следователно магнитните системи на ви­
сокоговорителите трябва да създават магнитно поле с колкото е
възможно по-голяма индукция В в определен въздушен обем.
Стремежът на конструкторите е да проектират така магнитните
системи, че да се получи възможно най-голяма магнитна индукция
от единица обем иа използувания магнитен материал.
Магнитните системи за високоговорители според приложение­
то си се конструират с различна конфигурация.
а. Магнитна система с пръстеновиден лят магнит
На фиг. 5.4 е показана принципната конструкция на такава
магнитна система. Магнитът / има формата на пръстен. Изработ­
ва се по леярски метод от сплав, която след поставяне в силно
магнитно поле запазва (консервира в себе си) значително коли­
чество магнитна енергия. В миналото се използуваше сплав ,..А,лни“ (алуминий, никел, желязо), която съхранява в себе си енер­
гия 11 кЛ/т® (килоджаула на кубичен метър). Сега се използува
сплав „Алнико“ (алуминий, никел, кобалт, желязо), която съхра­
нява енергия 27 кЛ/т®. Горната полюсна наставка (ГПН) — 2 трябпа да бъде от магнитномек материал, който притежава малко
магнитно съпротивление. Изработва се предимно от листова сто­
мана чрез студена обработка, но напоследък съществуват тен­
денции за изработването от феритен прах по метода на прахова­
та металургия. Долната полюсна наставка (ДПН) се състои от
77
ДОЛНИЯ накрайник 3 и централен полюсен накрайник (ЦПН) — 4,
които се свързват чрез занитване. Изискванията са същите, как­
то за ГПН. Централният полюсен накрайник се изработва от кръг­
ла стомана (на пръти). По метода на праховата металургия ДПН
представлява един детайл. ДПН
може да се получи и чрез пресуване на кръгла стомана, за­
Д
грята до 700°С.
Въздушната междина между
вътрешния диаметър
на гор­
ната полюсна наставка и диа­
метъра Ор на централния по­
люсен накрайник (фиг. 5.4) се
нарича работна въздушна меж­
дина. Тя се характеризира с ши­
рочина 8 = 0 ^ —
височина Не ,
Фиг. 5.4. Магнитна система с пръкоято е равна на височината на
стеневиден лят магнит
I —. магнит; 2 — горна полюсна наставка
(ГПН); 8 — долен накрайник; 4 — цен­
трален полюсен накрайник (ЦПН)
4
' (^2 — '^1)Х
ХНе . Обемът Уе се нарича ра­
ботен въздушен обем. Магнит­
ната !шдукция Ве и магнитният поток
в работния въздушен
обем също се наричат работни.
Енергията на магннтното поле У^е в работния въздушен обем
е само част от енергията
която притежава магнитът. Оцен­
ката за използуваемостта на магнита в дадена магнитна система
се дава с коефициента на използуваемост на магнитния поток а.
Той представлява отношение от работния магнитен поток Ф^ и
магнитния поток Ф„, който преминава през неутралното сечение
на магнита:
Ф..
ГПН и обем Иг =
(5.5)
Стремежът е а да има колкото е възможно по-голяма стой­
ност. За различните конструкции магнитни системи а има различ­
на стойност. При оптимално проектиране за магнитната система
от фнг. 5.4 може да се получи а = 0,4.
Високоговорителят може да бъде линеен е.лектромеханичен
преобразувател, ако възникналата електродинамична сила не за­
виси от местоположението на звуковата бобина. Това е възмож­
но само ако магнитната индукция Ве има постояина стойност по
протежение на височината на горната полюсна наставка.
78
Зависимостта на индукцията
от разстоянието х трябва да
има вида, показан на фиг. 5.5. Получаването на такава форма на
практика не е възможно. Обикновено магнитната индукция В в
работната въздушна междина и извън нея се изменя съгласнографично представената зависимост
от фиг. 5.6. Вижда се, че:
— магнитната индукция в работ1
ната въздушна междина не е по­
стояина по цялата й височина;
— във вътрешността на магнит­
ната система индукцията спада поплавно, отколкото извън магнитната
система.
Асиметричното разпределение на
магнитната индукция влошава каче­
ствените показатели на високогово­
рителя и не е никак желано. Изве­
стно подобряване на симетрията мо­
Фиг. 5.5. Зависимост ’на
же да се постигне, като централният
индукцията от разстоя­
полюсен накрайник на магнитната
нието (идеален случай)
система се направи малко по-висок,
така че горният му край да се на­
мира на 0,2 до 0,5 т т над горния
край ка ГПН, както това е показано
па фиг. 5.6 с пунктир.
Известно е, че всеки магнитномек
материал оказва малко съпротивле­
ние на :.1 агннтния поток, докато плът­
ността му (индукцията) е по-малка
от една определена стойност Вн ,
която се нарича индукция на наси­
щане. След достигане на тази стой­
ност увеличаването на магнитодвижещото напрежение води до рязко
увеличаване на магннтното съпроти­
вление и до незначително увелича­
ване на индукцията. Правилно кон­
струираната магнитна система не
трябва да има участъци (зони) на на­
сищане на материала. Най-голяма
плътност на магнитния поток се поЗависимост иа индуклучава в мястото, където централ- цията от разсто.чнието (реален
пият полюсен накрайник се съеди- случай)
79
нява с долния накрайник на ДПН. На това място опасността
от насищане на материала е най-голяма. Затова долният накрай­
ник се прави почти винаги по-дебел от ГПН. Ако ДПН се изра­
ботва чрез пресуване на феритен прах по метода на праховата
металургия, желателно е да се изработва
в*
с профил, както е показано на фнг. 5.7,
така че площта на което н да е негово
концентрично сечение да бъде една и
съща.
За насищането на частите на магиитпата система може да се съди 0 1 ' силата,
13
с която тя привлича метални предмети,
Магнитна система без насищане трябва
Фиг. 5.7. Профил на ДПН,
да пе привлича с дъното си дори и кар­
изработен.’ по метода на
фица.
праховата металургия
С оглед да се получи взаимна заме­
няемост магнитните системи са унифици­
рани по размера
на диаметъра на централния полюсеп накрай­
ник: 12,00; 13,50; 16,00; 18,95; 24,95; 30,00; 37,00; 52,00; 100,00 пнп.
Стойността иа работната магнитна индукция и на работния
магнитен поток варира в широки граници в зависимост от пред­
назначението на магнитната система. На табл. 5.1 са дадени гра­
ниците, в които се изменят тези величини.
Т а б л и ц а 5.1
Бнд
високоговорител
Измерение
Маломощни
високогово­
рители
СредномощШ1 високо­
говорители
т
0 .5 - 0 .9
0,8— 1,1
Мощни
високогово­
рители
Величина
Работна магнитна ин­
дукция
1 - 1 ,5
1
Работен магнитен по­
ток
ц\УЬ
150—250
2 0 0 -5 0 0
5 0 0 -2 0 0 0
Тенденцията е непрекъснато да се увеличава Ве и Фг, осо­
бено в магнитните системи за високоговорители, предназначени за
възпроизвеждане на оркестровн изпълнения.
80
б. Магнитни системи с централен лят магнит
Конструкцията на такава сцстемаТе показана на фиг. 5.8. Маг­
нитът 7 е от материал „Алнико“, ГПН 2, магннтопроводът 3 и
ЦПН 4 са от магнитномек материал. Диаметърът на ЦПН Ор
л?
и
гл
а)
//
ХА
/////////.
в;
Фиг. 5.8. Магнитна система с _централен лят магнит
а — с цилиндричен централен полюсен накрайник (ЦПН);
б-
без ЦПН:
1 — магнит; 2 — ГПН; 5 — матнитопровод; 4 — ЦПН
Фиг. 5.9. Магнитопровод
I — основа; 2 — тръба
Фиг. 5.10. Магнитна си­
стема с централен лят ма­
гнит и профилен ЦПН
Трябва да бъде равен или по-голям от диаметъра на магнита.
■М.агнитопроводът 3 обикновено е един детайл и има чашковидна
форма. Ако съществува опасност от насищане в основата на магнптопровода, за препоръчване е той да се изработва от два де­
тайла— основа 1 и тръба 2, както е показано на фиг. 5.9. Тако­
ва решение дава въз.можност да се удебели само основата на
^^а^нитопровода, а тръбата да бъде по-тънка. При оптимално
проектиране на магнитната система от фиг. 5.8 може да се по­
стигне с=0,59.
5 Високоговорители и озвучнтелни тела
81
в случай чг магнитът е с по-голям диаметър от необходимия
вътрешен диаметър на работната въздушна междина, се използу­
ва магнитната система, чиято конструкция е дадена на фиг. 5 .10 .
При тази система разходът на материал се увеличава, а коефи­
циентът на използуваемост о намалява до 0,44. Това налага ней' ното ограничено приложение (само при необходимост).
в. Магнитни системи с пресуван оксиден магнит
Озссндните магнити притежават по-малко енергия в единица
обем и за създаване на един и същн магнитен поток в работна­
та въздушна междина оксндният магнит трябва да има по-голяма
маса от магнита, направен от сплав „Алнико“. Оптималният ре­
жим за магнитните системи с оксиден магнит се получава при
значително по-малка височина на магнита в сравнение с неговия
диаметър. Предимството на оксндните магнитни системи е в помалката нм височина и пониската цена в сравнение
със системите с лят маг­
нит. Обаче те притежават
и един съществен недо­
статък — губят магнитните
си свойства при ниски тем­
ператури— при минус 50°С
Ве намалява стойността сн
с 15—20 о/о.
Фиг. 5.11. Магнитна система с пръстеновиПримерната конструкция
ден магнит
на
магнитна система с преI — иагнит; 2 — ГПН; 3 — долен иякранннк;
суваи оксиден магнит е
4 -Ц П Н
дадена на фиг. 5.11. Еле­
ментите на системата са
идентични
на тези от
фиг. 5.4.
г. Оксидни магнитни
системи с намалено
магнитно разсейване
Фиг. 5.12. Магнитна система с намалено магнитпо разсейване
/ — пръстеновиден оксиден магнит Л1,; 1' — цилин­
дричен оксиден магнит М/, 2 — ГПН; 3 — долен на­
крайник; 4 — ЦПН; 5 — магнитопровод
82
Основната част иа маг­
нитния поток, създаден
между полюсите на магни­
та, преминава през магнитопровода. Но във всички
случаи част от магнитния поток се затваря през въздуха, както
е показано иа фиг. 5.11. Тази част се нарича разсеян маг­
нитен поток. За някои радпоустройства разсеяният магнитен по­
ток се оказва твърде вреден, нежелан. Например в телевизионни­
те приемници той оказва влияние върху отклонението на елек­
тронния лъч на кинескопа. Затова се налага да се използуват
магнитии системи с намалено магнитно разсейване, чиято прннципна конструкция е показана на фиг. 5.12.
Използуват се два оксидни магнита Мр и /Ид. Магнитът Мр с
ДПН 3 п 4 п ГПН 2 образува една обикновена оксидна магнит­
на система. Разсеяният магнитен поток Ф^1 на Мр се затваря през
чашкообразния магнитопровод 5 и през въздуха извън него. Ра­
ботният магнитен поток Ф^з на /Цд съвпада по посока с този на
Л1 р и увеличава работната магнитна индукция, но е противопосочеп па разсеяния поток Ф.^. Разсеяният магнитен поток Ф^д е
също противопосочен на Ф.^!. В крайна сметка сумарният разсеян
магнитен поток е равен на нула или има пренебрежимо малка
стойност.
това
5.4. Звукова бобина
Звуковата бобина изпълнява ролята на проводник в постоянно
магнитно поле. През нея протича електрическият ток, носител на
инфор мацията за звуковата картина. Възникналата електродинамичиа сила има приложна точка върху проводшжа на звуковата
бобина. Тя има формата на кух цилиндър — представлява плътно
навит проводник върху цилиндрична основа. Проводникът е ме­
ден нлп алуминиев с кръгло сечение. За предпочитане е да се
използува проводник с правоъгълно сечение, защото се получава
по-добро запълване на въздушната междина с проводник, но все
още има трудности както за изработката на такъв проводник,
така и за навиването на звуковата бобина. На фиг. 5.13 а е да­
дена принципната конструкция на звукова бобина. За основа на
звуковата бобина обикновено се използува здрава хартия. За мощ­
ни високоговорители се използува алуминиево фолио, но може
и месингово фо.лио или пластмасов материал. Навиването на про­
водника върху основата може да се извърши от едната й страна
(фиг, 0.13 а) нлн от двете й страни (фиг. 5.136). Механичната
здравина на звуковата бобина се увеличава, като в частта, в която
не е -навит проводник, се залепва една хартиена лента, наречена
укреп)1тел 3. Залепването й към мембраната се осъществява в
частта с укрепител. Звуковата бобина трябва да отговаря на две
83
основни изисквания — механична здравина и температурна и климатична устойчивост.
I» Механичната здравина на звуковата бобина се осигурява
чрез използуването на здрава основа и чрез добро залепване на
/
Фиг. 5.13. Звукова бобина
а — навита от едната страна на основата;
б — навита от двете страни на основата;
1 — основа; 2 — проводник; 3 — укрепнтел
навивките на проводника както към основата, така и помежду им
Това изисква основата да не бъде идеално гладка, за да може
да се осъществи по-добро сцепление с лепилото. Едностранно
навитата звукова бобина (5.13 а) притежава по-добра механична
здравина, защото вторият слой проводник не може да се преплъзва, дори пречи на долния слой да се изплъзне от основата. Тазп
звукова бобина е по-технологична — по-лесно се изважда от
устройството, върху което се навива, особено при голям брой
навивки от дебел проводник. Едностранно навитата звукова боби­
на се центрова по-лесно в работната въздушна междина на магннтната система, защото вътрешният й диаметър, по който се
осъществява центроването, представлява гладка повърхност и е
по-точен — определя се от устройството за навиване.
Почти цялата електрическа енергия, подавана на високогово­
рителя, се превръща в звуковата му бобина в топлина, която
трябва да се разсее в околното пространство. Звуковата бобина
84
се загрява и може да се разруши. Разбира се, това не става, за­
щото тя се охлажда много добре, тъй като в процеса на функ­
циониране на високоговорителя се намира в движение. Освен то­
ва металните части на магнитната система се намират в непо­
средствена близост до нея и изпълняват ролята на допълнителен
радиатор. Ако се докосне с ръка магнитната система на работещ
мощен високоговорител, ще се установи, че тя е загрята. Добро­
то охлаждане па звуковата бобина позволява да се допусне голя­
мо токово натоварване, голяма плътност на тока Д през провод­
ника, от който е изработена тя — от 50 до 80 А /тт^. Колкото
по-блпзо до частите на магнитната система се намира проводни­
кът па звуковата бобина, толкова по-добро ще бъде нейното ох­
лаждаме. В резултат на прекомерно загряване на звуковата боби­
на изгаря изолационният лак на проводника или лепилото, може
да се запали и да изгори самата основа, но прекъсване на про­
водника трудно може да се получи. Следователно за увеличаване
температурната устойчивост на звуковите бобини трябва да се
използ}’ват преди всичко лепила, които издържат високи темпе­
ратури. За предпочитане е използуването на епоксидна смола
пред нитроцелулозния лак.
Проводникът на звуковата бобина се избира, като се имат пред
вид допустимата плътност на тока Д, номиналният импеданс Еа. и
паспортната мощност Р на високоговорителя. Токът /, протичащ
през звуковата бобина, се определя от зависимостта
7= ^/4-.
(5.6)
Напречното сечение Д’ па проводника се определя от израза
5^4 -.
(5.7)
Стойността на Д зависи от температурата на околната срела и от вида на използуваните лепила. Определя се по преценка на
Конструктора.
От каталозите на фирмите-производителки или от друг източ­
ник [2 1 ] се определя най-близкият диаметър й, удовлетворяващ
(5./). Определя се също съпротивлението 7?! за 1 т от този про­
водник.
Постояинотоковото (активното) съпротивление 7? на звуковата
бобипп се приема с около 20 % по-малко от номиналния импе85
данс на високоговорителя. Като се знаят 7? и 7?^, се определя об­
щата дължина I на проводника
Определя се средният диаметър %р на звуковата бобина, след
което се намира броят иа навивките п:
(5.9)
ср
Броят на навивките за един слой ще бъде
Височината Лзвб на намотката на звуковата бобина ще бъде
Лзвб = А :6„з4-,
(-^-^О)
където
1 ,1 —1,2 е коефициент на разреждане;
6,13 — диаметър на проводника с изолацията.
В случай че получената височина Азв б е малка, може да се из­
ползува проводник с по-голяхм диаметър — това ще облекчи ре­
жима на работа на звуковата бобина. Ако за Лзвб се получи
нежелано голяма стойност, трябва да се намали диаметърът на
проводника, но с това ще се увеличи токовото му натоварване Д
и трябва да се вземат допълнителни мерки за увеличаване топлинната устойчивост на бобината или да се премине към по-го­
лям диаметър на звуковата бобина, съответно н на магаптната
система.
Масата О на намотката на звуковата бобина се определя от
зависимостта
0 = 0р1,
(5.11)
където
Ор е масата на проводника за дължина 1 щ — даза се в
каталозите или справочниците.
Използуват се проводници с диаметър от 0,05 до 0,5 т т .
5.5. Мембрана
Звуковото поле в пространството се създава от мембраната
на високоговорителя, поради което тя се нарича излъчващ елемент.
Мембраната трябва да може да създаде такова богатство от то­
86
нове, каквото се създава от цял оркестър, при това, без да внася
забележими изкривявания. С право някои специалисти твърдят,
че тя е най-важният елемент на високоговорителя. Наистина как­
ва би била ползата от използуването на голям и скъп магнит,
ако мембраната е с ниски качествени показатели!
Фиг. 5.14. Мембрана за конусен електродинамичен високоговорител
о — € кръгла форма; б — с овална форма
3 — шийка; 2 — конус; 3 — гънки; 4 — периферия
Мембраните имат конична форма и според предназначението си
се изработват с кръгла или овална основа (фиг. 5.14). Трябва да
се има пред вид, че съображенията за избора на формата на мем­
браната определят формата на високоговорителя, а не обратното.
Към върха на конуса мембраната винаги има кръгла форма и
завършва с цилиндрична част /, висока 2—3 т т , която се нари­
ча шийка на мембраната. Вътрешният диаметър на шийката е ра­
вен на външния диаметър на звуковата бобина, тъй като боби­
ната се залепва към шийката на мембраната.
Към основата на конуса мембраната завършва в гофрирана
(нагъната) част 3 с един равнинен пръстен иа края 4, който слуза залепване на мембраната към шасито. Частта 3 се [шрича
87
гънки или гофри на мембраната и служи за гъвкавото й окачва­
не. По-точно гънките служат да ограничат движението на мем­
браната само в посока по оста, да не позволяват радиални движе­
ния. Освен това посредством гънките се постига линейна зависи­
мост на изместването на мембраната от приложената сила за
по-големи амплитуди. Това означава също, че посредством гън­
ките гъвкавостта на мембраната остава постояина при по-големи
амплитуди. Ако окачването се осъществява посредством равни­
нен пръстен (ненагънат), гъвкавостта ще бъде постояина само
при малки амплитуди; при големи отклонения гъвкавостта ще на­
малява с увеличаване на отклонението. Такова явление е недопу­
стимо. То води до появата на големи нелинейни изкривявания.
Трябва да се има пред вид обаче, че гънките не увеличават, а
напротив, намаляват гъвкавостта на окачването на мембраната,
по позволяват тя да извършва по-големи амплитуди.
Мембраните се изработват от целулоза, смляна до определе­
на степен, което се оценява в градуси по Шопер — Риглер (°ШР).
Различните видове мембрани се изработват от различни целулози, като най-често се използуват целулозни смески с добавка на
някои пълнители — памук, медицинска вата или др. под. Широко при­
ложение в производството на мембраните намират сулфитната
белена целулоза, сулфатната небелена целулоза, кабелната целу­
лоза II др. Степента на смилането на целулозата за различните
видове мембрани е различна, като се изменя в границите от 18
до 36°ШР. Начинът на смилане на целулозата е от много голямо
значение — необходимо е смилането да доведе до разцепване влак­
ната по дължина, а не до скъсяването им чрез нарязване по дъл­
жина. Смилането на целулозата се осъществява в холендри, конични хтелници или в ултразвуково поле. В резултат на изслед­
вания е установено, че най-добри резултати се получават при ул­
тразвуково смилане на целулозата.
За мембрани на малогабаритни високоговорители и в някои
специални случаи се използуват пластмасови материали — поликарбопатно фолио, полистирол и пр.
Като оценяват важността на мембраните, напоследък много
фирми търсят нови материали за тях.
Основните електроакустични показатели на високоговори­
телите в значителна степен зависят от параметрите на мембра­
ните.
Ефективното възпроизвеждане на ниските честоти зависи от
го.темината на резонансната честота на високоговорителя, която
се определя главно от резонансната честота /о„ на мембраната.
Математическата зависимост между параметрите маса ТОм н гъв­
кавост с„ на мембраната
дава с израза
п нейната резонансна
честота
се
Възпроизвеждането иа ниските честоти е толкова по-ефектив­
но, колкото по-ниска е резонансната честота Дм. Намалява­
нето ва /ом може да се постигне чрез увеличаване на масата
Том или чрез увеличаване на гъвкавостта г „ . На практика увели­
чаването на масата не представлява проблем, но много рядко се
използува като средство за намаляване на резонансната честота,
тъй като има много отрицателни последици — намалява ефектив­
ността иа преобразуването (чувствителността) и увеличава качест­
вения фактор, а с това увеличава и продължителността на пре­
ходните процеси. Трептящата система става по-инертна.
Значително по-трудно се увеличава гъвкавостта на окачването
См, но за сметка на това влиянието върху параметрите на висо­
коговорителя е много по-благоприятно — почти не се изменя чув­
ствителността, а качественият фактор и продължителността на,
преходните процеси се намаляват. Увеличаването на гъвкавостта,
може да се постигне главно по два начина — като се увеличи,
широчината на гънките Ь или като се намали дебелината им Дг ..
Съгласно [21] гъвкавостта на кръгли мембрани се определя с
израза
См =
-
,
(5.13).
където
о е коефициентът на Поасон (о = 0,25-^С,3);
Е — модулът на еластичността;
Кр ■— коефициент, който зависи от профила иа гъвките;:
— коефициент, който зависи от отношението Д .
Увеличаването на широчината на гънките при определен вън­
шен размер на мембраната означава да се намали площта на из­
лъчване. При кръглите високоговорители е установено, че за
дадена честота гънките проявяват собствен резонанс. За тази че­
стота те излъчват противофазно на конуса на мембраната, като
създаваното от гънките и основното звуково налягане са от един
порядък. В резултат на това в честотната характеристика на ви­
сокоговорителя се появява една дълбока падина. Освен това.
създаденото от гънките звуково поле съдържа хармоници със
89'
значително ниво. Ето защо не е желателно да се увеличава по­
вече от необходимото широчината на гънките на ме.мбраната. За
предпочитане е да се намалява дебелината на гънките Д ,. Но и
тук трябва да се внимава да не се получи рязка граница в де.белииата на материала, защото също съществува опасност от
поява на падина в честотната характеристика. В този сл\'чай па­
дината би се дължала на отражението на разпространяващата се
по конуса на мембраната вълна.
Гънките па почти всички видове мембрани за високоговори­
тели след изработката им се импрегнират допълнително с раз­
лични импрегнанти.
Използуват се различни профили на гънките. Най-широко при■ложение са намерили трапецовидните, синусондалните, кръговите
II трнонообразните гънки. Стойностите на коефициента оср за раз­
личните профили са дадени съгласно [21] в табл. 5.2.
Таблица
5.2
Вид на профила на гън­
ките
Трапецо­
виден
Плосксст
Стойност на коефициен­
та И1
Трионообразен
Синусо­
идален
1
На табл. 5.3 е дадена зависимостта на коефициента «д от отеюшението -у- съгласно [21].
Таблица
Отношение
53
и
^
0
0,05
1
Стойност на коефи­
циента « 2
1
1.5
0,1
0,2
0,3
0,4
2.6
3.4
3.7
4,2
Както се вижда от таблиците, гъвкавостта намалява с увели­
чаване на височината на гънките и на дължината на една гън­
ка. В същото време се увеличава размахът, в границите на кой­
то гъвкавостта не зависи от отклонението.
Съобразно амплитудите, които ще извършва мембраната, се изби­
рат профилът, височината и широчината на гънките й. Необходимата
резонансна честота се постига чрез изменение на материала и главио на дебелината на гънките или чрез допълнителна обработка —
90
импрегниране. Все пак трябва да се има пред вид, че резонанс­
ната честота иа мембрана с определени размери пе може да се
направи произволно ниска. Например мембрана с диаметър 100 т т
има резонансна честота около 200 Нг. Тя може да се понижи до
около 150 Нг, не и до 50 Нг. Увеличаването на резонансната
честота се осъществява по-лесно, но и то има граници.
Гънките на мембраната са онази част на високоговорителя,
която е подложена на огъване при разтрептяване на подвижната
му система. Следователно в тях възникват сили на триене, които
внасят активни загуби в трептящата система. Колкото по-големи
са вътрешните загуби на материала, използуван за гънките, тол­
кова по-големи са активните загуби на трептящата система.
Посочено бе, че високоговорителите трябва да имат кратки
преходни процеси, което се постига чрез нисък качествен фактор
на трептящата им система. Съгласно (4.3) големите активни за­
губи способствуват за намаляване качествения фактор на високо­
говорителите. Оттук следва, че е желателно активните загуби в
гънките на мембраната да бъдат по възможност по-големн. За­
това при изработката на мембраните гънките не трябва да бъдат
силно пресувани; по-добре е да бъдат рехави.
Твърде често гънките на мембраните се изработват отделно и
се залепват към излъчващия конус. Това дава вт.зможност да се
използуват други материали за гънките, конто не са подходящи
за излъчващия конус. Като самостоятелен детайл гънките се из­
работват от най-различни материали. За висококачествени нискочегтотни високоговорители се използуват гънки от микропореста
каучукова смес, от поливинилхлорид, който също може да има
микропореста структура, от гумиран плат и др. За високоговори­
тели, предназначени за вграждане в озвучнтелни тела за оркестри,
гънките се изработват от хартия, специално импрегниран плат,
изкуствена илн естествена кожа и др.
Горната гранична честота на високоговорителя също се опре­
деля от параметрите на мембраната. Колкото по-лек и по-твърд
€ излъчващият конус на мембраната, толкова по-висока е горна­
та гранична честота на високоговорителя. Установено е, че в същ­
ност излъчването на най-високите честоти се осъществява само
от върха на конуса. Следователно той трябва да бъде лек и
твърд. За увеличаване твърдостта на върха на конуса е необхо­
димо ъгълът « да има малка стойност. Това се постига по раз­
лични начини.
а.
Общата височина Л на конуса да бъде голяма. Това не е
много желателно, тъй като се увеличават габаритните размери
на високоговорителя, а освен това високоговорителят излъчва
91
много насочено високите честоти. При праволинейна оо^-азуваща
на конуса съществува опасност той да започне да се огъва за
някои честоти и да възникнат недопустими нелинейни изкривява­
ния, а също II върхове и падини в честотната характеристика.
б. Образуващата на конуса да бъде криволинейна. Най-често
образуващата представлява част от окръжност, но се използуват
и по-сложни криви, например косинус хиперболичен или друга
подобна крива. Целта е образуващата да бъде такава, че стръмността при върха на конуса да бъде голяма и ъгълът а да бъде
малък.
в. Използуването на мембрана с овална (елиптична) форма. В
този случай стръмността на образуващата при върха на конуса
ще бъде различна за различните точки на окръжността, в която
завършва конусът. Най-голяма стръмност, съответно най-малка
стойност на ъгъла «, ще има за сечението, минаващо през мал­
ката ос на овала (елипсата). Разбира се, при овалните мембрани
съодо се използуват криволинейни образуващи на конуса.
Горната гранична честота /, на високоговорителя зависи твър­
де сложно от параметрите на мембраната. Посочените начини
за увеличаване на /г се отнасят за определен тип високоговори­
тел прп зададени диаметър О на мембраната и диаметър д на
звуковата бобина. Ако обаче се увеличи диаметърът й при запа­
зване големината на О и формата на кривата на образуващата
иа конуса, ъгълът а ще се намали. Би трябвало да се очаква, че
/г ще се увеличи, но на практика е установено, че в този случай
горната гранична честота се намалява. Две са основните причини
за това: с увеличаване иа диаметъра на конуса при върха на
мембраната се намалява неговата твърдост; освен това звуковата
бобина с по-голям диаметър ще бъде навита от по-дебел провод­
ник, следователно ще бъде по-тежка.
Увеличаването на горната гранична честота може да се по­
стигне чрез технологични фактори. Например с увеличаване сте­
пента на смилане на целулозата се увеличава твърдостта на мем­
браната, а оттам и горната гранична честота на високоговорителя.
Импрегнирането на мембраната при върха на конуса й с втвърдя­
ващи импрегнанти също спомага за увеличаване на / , .
Към същия резултат довежда и използуването на по-твърди
сортове целулоза или прибавянето към целулозната смес на мате­
риали, които втвърдяват мембраната.
Честотната характеристика на високоговорителя зависи непо­
средствено от неговата мембрана и по-точно от образуващата на
конуса. Мембрани с праволинейна образуваща на конуса почти
не се срещат, с изключение на някои определени типове ниско92
честотни"високоговорители. Причината за това е, че правият ко­
нус лесно се огъва при определени честоти н различните негови
части трептят в противофаза. В резултат на това в честотната
характеристика на високоговорителя се появяват дълбоки падини;
възникват и значителни нелинейни изкривявания — появяват се
субхармоници на сигнала.
Освен това е установено, че мембраната на високоговорителя
трепти като едно цяло (като бутало) само в областта на ниски­
те честоти. Граничната честота /кр на буталното трептене се на­
рича крнтична честота и съгласно [7] се определя с израза
л
в
110
където
Аеф е ефективният диаметър на излъчващата повърхност
на мембраната, тп;
с — скоростта на разпространение на звука, т/5.
В [20] за определяне на /кр е дадена зависимостта
Л р= - ^ ,
(5.15)
където
Ь е дължината на образуващата на конуса, т .
За високоговорител с номинален диаметър 0 200 т т се полу­
чава АефЕ«0,18 т . Съгласно (5.14) се изчислява /кряа650 Нг. За
същия високоговорител Ля«0,11 т и съгласно (5.15) се изчислява
/кряаИОО Нг. Създаваното от високоговорителя звуково налягане
ДО /кр е почти постоянно.
Над /кр трептят отделни участъци от мембраната, които из­
лъчват най-силно за резонансната си честота. Образуващата иа
конуса на мембраната трябва да бъде такава, че веднага след /кр
да започнат да излъчват отделни зони, които да се намират в
състояние на резонанс. Ако най-ниската резонансна честота на
отделните зони се намира значително над /кр, съществува опас­
ност от появата на падина в честотната характеристика малко
П ЗД /кр .
При криволинейна образуваща на конуса на мембраната стре­
межът към голяма стръмност при върха на конуса не бива да
довежда до получаването на широка плоска част в близост до
гънките на мембраната, защото в тази област мембраната ще мо­
же лесно да се огъва и да се появят падини в честотната харак­
теристика на високоговорителя и големи нелинейни изкривявания.
Дебелината на мембраната оказва влияние върху чувствител­
ността иа високоговорителя и върху нелинейните му нзкривява-
I
93
пия. Колкото по-тъика е мембраната, толкова по-лека ще бъде тя
и толкова по-голяма ще бъде чувствителността иа високоговори­
теля при еднакви други условия. Но тънката мембрана се огъва
по-лесно, т. е. възникването иа нелинейните изкривявания се улес­
нява. Освен това в тънката мембрана загубите са по-малки, кое­
то също е нежелателно. За получаване на малки изкривявания и
големи загуби мембраната трябва да бъде дебела и тежка, което,
както се изтъкна, е неблагоприятно за чувствителността и каче­
ствения фактор. Рецепта за намиране на компромисно решение
не може да се даде. Решаващо водещо начало е дебелината на
мембраната да се подбере съобразно мощността на високогово­
рителя, така че тя да ие се огъва при номинално натовар­
ване.
За увеличаване на чувствителността на високоговорителя (при
необходимост) трябва да се търси решение с използуването на
магпптна система, осигуряваща по-голям работен магнитен поток.
Мембраните се изработват чрез отлагане на целулозната смес
върху сита посредством специални автомати или полуавтомати
за отливане на мембрани. Отложената целулоза със ситото се
поставя в специална метална пресформа, загрята до 200—250°С,
където получава точно формата си и се изпича. Температурата
на пресформата, налягането и продължителността на изпичането
оказват съществено влияние върху параметрите на мембраната и
върху качествените показатели на високоговорителя.
От казаното става ясно, че конструкцията, параметрите и тех­
нологията за изработване на мембраната оказват голямо влияние
върху качествените показатели на високоговорителя. Може да се
приеме, че конструирането на мембраната, определянето на .мате­
риала п технологията, по която да се изработи тя, са най-важни­
те проблеми, които трябва да решава конструкторът на даден
високоговорител. Многостранното влияние на конструктивните па­
раметри на мембраната върху качествените показатели на високо­
говорителя предоставя на конструктора твърде широко поле за
творческа изява. Във всеки високоговорител или по-точно във_
всяка мембрана за високоговорител се отразява натрупаният опит,
техническият мироглед на неговия конструктор.
5.6. Трептилка (центрираща шайба)
Предназначението на трептилката е да фиксира точно разпо­
ложението на звуковата бобина в работната въздушна междина.
Основните изисквания към нея са:
94
а. Да притежава голяма твърдост (малка гъвкавост) в радиално (напречно) направление, така че звуковата бобина да ве се из­
м ества дори II с 0,05 т т в това направление при функциониране­
то на високоговорителя.
б. Да притежава голяма
гъвкавост (малка твърдост) в
направление по оста (аксиално направление), така че из­
местването иа звуковата бо­
бина в това направление да
става почти безпрепятствено,
с прилагането на много мал­
ка сила.
в. Да позволява трептене
то с големи амплитуди на
звуковата бобина в аксиално
направление, като запазва по­
стояина стойността на своята
гъвкавост.
г. Да не проявява ефекти
на звънтене в номиналния че­
стотен обхват на високогово­
рителя.
л. Да не изменя формата Фиг. 5.15. Паякова трептилка
си под действието на клима­
тичните фактори в определени
граници.
е. Да има пореста струк­
тура, така че да не се по­
лучава под нея затворен обем щ
Ар
въздух, който би оказвал
влияние върху качествените
Вт
показатели на високоговори­
1
\А Т
теля.
В миналото са се използували т. нар. паякови трепшилки. Те са се изработвали
Вг
от тънък гетинакс или текстолнг чрез щанцуване (фиг.
5.15). Сега такива трептилки
намират приложение само при
изработването на някои спе­ Фиг. 5.16. Гофрирани трептилки
— с трапецовиден профил; б — с трионобразеи
циални типове високогово­ епрофил;
е — с полукръгов (нлп синусоидален)
рители.
профил
95.
Широко приложение намират г офрираните трептилки (фиг. 5.16).
Те се изработват от импрегнирани в бакелитов разтвор памучни
■или копринени тъкани.
Импрегнираната тъкан се поставя в нагорещена до 200—250°С
метална пресформа, при което придобива желаната форма, а бакелитовата смола полимеризира и като термореактивна пластмаса
не позволява изменението на формата на трептилката. По принцип
могат да се използуват най-различни тъкани, но те трябва да
притежават определени текстилни и технико-механични качества —
■от всеки плат трептилка не става. Преди всичко платът трябва
да бъде уравновесен както по основата, така и по вътъка. Това
■означава посоката на усукване на нишката да се редува —
две нишки, усукани наляво, съседните две — усукани надясно,
следващите две — отново усукани наляво и т. н. Редуването мо­
же да бъде и през една нишка. Такава структура на плата е не­
обходима, за да няма вътрешни напрежения в плата и да не се
изкривяват трептилките след изпичане.
Нишката, от която се изработва платът за треитилки, трябва
да бъде силно усукана — от 1500 до 2000 сука на метър. В
противен случай при изпичане на трептилката платът се прекъс­
ва, тъй като няма възможност за разтегляне на нишката. Силно
усуканата нишка позволява разтегляне в известни граници.
Най-добри резултати се получават от плат, изтъкан от изкуст­
вен креп, при който броят на нишките на 1 сга по основата и по
вътъка е 30.
Конструкцията на различни видове трептилки е дадена на
фиг. 5.16. Диаметърът на вътрешния отвор на трептилката тряб­
ва да бъде равен на външния диаметър на шийката на мембра­
ната. Редно е трептилката да се залепва към шийката на мем­
браната, тъй като само така може да се получи много здраво
залепване.
Влиянието на конструктивните параметри върху гъвкавостта
■е аналогично, както при гънките на мембраните. Гъвкавостта Ст на
трептилката се определя с израза
Ст
+ Й ) «10(2
(5.16)
където
— широчината на гофрираната част иа трептил­
ката;
Дт — дебелината на трептилката след изпичане;
да — диаметърът на вътрешния отвор на трептил­
ката;
96
«1 И «2 се определят, както при гънките на мембраните.
В някои случаи последната гънка завършва с едно удълже­
ние, което се нарича столче (фиг. 5.16 о и 5.166). Такава треп­
тилка притежава по-голяма гъвкавост и позволява по-голяма амп.питуда на звуковата бобина.
5.7. Шапка
Шапката на високоговорителите служи за предпазване на ра­
ботната въздушна междина на магнитната система от попадане
на чужди тела. Особено опасно е попадането на метални струж­
ки, които се задържат от магннтното поле и пречат на движе­
нието на звуковата бобина. Шапката се залепва към върха на
конуса на мембраната, близо до звуковата бобина, както е пока­
зано на фиг. 5.17.
Обикновено шапките се изработват от импрегниран плат, за
да може въздухът, който се намира под тях, да преминава сво­
бодно. Най-често се използува същият плат, от който се изра­
ботват трептилките, като технологията се унифицира.
Използуват се и шапки от плътен материал, например хартия.
В този случай под шапката и навътре в магнитната система се
Фиг. 5.17. Предпазване на въздушната междина
попадане на чужди тела
я — с изпъкнала шапка; б — с вдлъбната шапка;
/ — мембрана; 2 — звукова бобина; 3 — предпазна шапка
от
затваря определен обем въздух. При трептенето на мембраната
Този въздух е подложен на свиване и разреждане и играе ролята
«а допълнителна гъвкавост, която води до известно увеличаване
Т Зисокоговорителн
н озвучнтелни тела
97
на резонансната честота на високоговорителя. Все пак обемът^
въздух под шапката не е плътно затворен — чрез цилиндричния ^
отвор, определен от въишната страна на звуковата бобина и гор- 3
ната полюсна наставка, той е свързан с въздуха под трептилката или (поради въздухопропускателността на трептилката) с възду-,
ха, намиращ се от задната страна на високоговорителя. Свързва-,
щият отвор обаче е много тесен и въздухът е подложен на сви- :
ване II разреждане. За да се избегне затварянето на въздушната ■
маса под шапката, се прибягва до пробиване на кръгли отвори'
върху мембраната непосредствено под шапката. Ако звуковата ,
бобина е с голям диаметър и основата й е достатъчно здра-т
ва, може да се пробият отвори върху основата на звуковата бо-1
бина.
Шапката може да бъде както изпъкнала (фиг. 5.17 а), така/З
и вд.чъбната (фиг. 5.17 б). Напоследък се предпочита шапките,,.!
изработени от хартия, да се залепват, както е показано на.ф
фиг. о.П б, и то така, че да не се различават от мембраната, за",
да се създава впечатление, че мембраната не е пробита в сре-.^
дата.
Наред с основното си предназначение шапката изпълнява
други функции. В някои случаи тя се използува за коригиране,
на честотната характеристика на високоговорителя. При мощните^|
високоговорители се използуват много здрави и сравнително г о -.
леми шапки (залепват се малко по-високо от върха на конуса), с
което се цели да се увеличи здравината на мембраната и да се
предотвратят евентуални деформации на звуковата бобина. В то­
зи случай шапките се изработват от метал—-алуминий или ме­
синг с дебелина от 0,5 до 0,8 гат.
5.8. Шаси (корпус)
Принципната конструкция на този детайл е дадена на фиг. 5.18.
Основното изискване към шасито е да бъде достатъчно здра­
во и стабилно, да не се огъва под тежестта на магнитната си­
стема.
Шаситата на високоговорителите с размер до 200 тга се из­
работват от листова стомана чрез изтегляне и щанцуване. Здра­
вината им се увеличава чрез оребряване на отделни участъци.
Защитата от корозия се осъществява чрез специални покрития —
поцинковане за нормални климатични условия и кадмиране за..
тропични климатични условия. Прилага се също оксидиране, по-;'|
критие чрез електрофореза, боядисване.
98
99
Шаситата на високоговорителите с по-големи размери се шприцват от силумин и се боядисват с хамершлак или друго лаково
покритие.
В същност определящи вида на шасито са не толкова него­
вите размери, колкото масата на магнитната система, която мо­
же да огъне шасито в процеса на експлоатация и да разцентрова звуковата бобина.
Опасност от огъване ца шасито съществува и при монтажа
му към съответното устройство, ако в едната (или две срещу­
лежащи) от четирите точки на закрепване притискането е значи­
телно по-силно, отколкото в останалите.
5.9. Изводи
Изводите на електродинамичните високоговорители служат за
осъществяване на електрическа връзка между звуковата им бо­
бина и изхода на усилвателя. На пръв поглед те нямат пряко
отношение към качествените показатели на високоговорителите,
но в същност надеждността и паспортната мощност на пос.тедните в значителна- степен зависят от конструкцията на изводите.
Проводникът от звуковата бобина се извежда по образуваща­
та на мембраната и се спойва към малък нит, разнитен върху
мембраната, както е показано на фиг. 5.19. Към същия нит се
спойва гъвкав проводник, който има по-голямо сечение от про­
водника на звуковата бобина При трептене на мембраната гъв­
кавият проводник се огъва в зоната непосредствено до нита, оз­
начена на фиг. 5.19 с А. Ако при извършване на спойката по
гъвкавия проводник потече припой или дори само флюс, зоната
А се втвърдява и в процеса на работа гъвкавият проводник ще
се скъса на това място. При мощни високоговорители е жела­
телно зоната А да се обвие с дебелостенна (около 1—2 тга)
тръба от каучукова смес, но без сяра, защото от сярата провод­
никът кородира много бързо. Може да се залее със силикоиова
паста или друг материал, който да осигури меко огъване на гъв­
кавия проводник.
В последно време проводникът на звуковата бобина се усук­
ва около гъвкавия проводник и се спойва към него предварител­
но. След залепване иа звуковата бобина към мембраната гъвка­
вият проводник се прокарва през малък отвор на мембраната,
като мястото със спойката остава върху мембраната и се залеп­
ва, както това е показано на фиг. 5.20. Ако има втвърдена част
от гъвкавия проводник, тя също трябва да остане върху мембра­
100
ната. Желателно е в мястото, където гъвкавият проводник пре­
минава през мембраната, да се постави капка от гъст разтвор
на синтетичен каучук, силиконова паста или др. под. Този начин
на извеждане от мембраната е по-надежден от посочения на
Фиг. 5.! 9. Мембрана със звукова бо­
бина — изводи чрез кух нит
/ — >^ембра11а; 2 — звукова бобина; 3 — проВ0ЛЧ11К ст звуковата бобина; 4 — кух нит;
5 — мишурея проводник (гъвкав); 6 — спойка
Фиг. 5.20. Мембрана със звукова бо­
бина — изводи без кух нит
1 — мембрана; 2 — звукова бобина; 3 — про­
водник от звуковата бобина; 4 — спойка; 5 —
мишурен проводник (гъвкав)
фиг. 5.19. За някои много мощни високоговорители гъвкавият
проводник се прекарва още два пъти през мембраната.
Гъвкавият проводник представлява определен брой усукани‘мишуренн нншки. Мишурената нишка от своя страна представлява мно­
го тънък меден проводник, обвил тънка копринена нишка. Необхо­
димо е да се има пред вид, че обезателно трябва да се използува
нишка от естествена коприна или поне устойчива на температурата
на разтопения припой нишка. В противен случай при спойване на
гъвкавия проводник копринената нишка изгаря, проводникът
губи своята гъвкавост и лесно се прекъсва в процеса на експло­
атация. 3 зависимост от мощността на високоговорителя се из­
ползуват различен брой мишурени нишки, усукани в мишурено
въже.
В последно време някои водещи в производството на високоповорители фирми използуват гъвкав проводник, който представ­
лява оплетка от тънък медец['проводпик, подобно на ширмовката
за мнкрофонните проводници.*
101
при прекъсване на високо1'оворител, намиращ се в процес на
експлоатация, препоръчително е да се реализира връзката, даде­
на на фиг. 5.20. Ако се реализира връзката от фиг. 5.19, съще­
ствува опасност от прегаряне на мембраната около нита. особено
ако монтьорът не е с висока квалификация.
Фиг. 5.21. Изводиа плочка
д
— с единично кабелно ухо;
б
•• с
део"н о
кабелно ухо
I — плочка; 2 ~ кабелно ухо; 3 — отвор за заиптеане към ш; си
Съществува голямо разнообразие на свързване на изводните
гъвкави проводници към изводите на самия високоговорител. При
високоговорителите за обща употреба широко приложение нами­
рат изводните плочки с единични кабелни уши, както е показано
на*фиг. 5.21а, или с двойни кабелни уши (фиг. 5.216). Гъвкавият
проводник се спойва към централния отвор (фиг. 5.21 а), при което
съществува опасност от втвърл
дяването му непосредствено до
мястото на спойката. Тази опас­
Г //////+
о)
ност се избягва, като гъвка­
У
/
/
/
/
/
Г
Г
/
Г
/
Т
/
7
7
7
.
■
7
вият проводник преминава през
/
1
централните отвори, но спой­
ката се осъществява в един от
Фиг. 5.22. Иззод през гумен накрайник
мишурен проводник; 2 — гумен накрай­
крайните отвори (фнг. 5.21 6).
ник; 3 — изволио перо; 4 — спойка
Желателно е в централните
отвори да се постави някакъв
мек материал — синтетичен каучук или нещо подобно. Трябва
да се има пред вид, че гъвкавият проводник се огъва в непо­
средствена близост до централния отвор и за да не се къса огъ­
ването трябва да става по дъга.
102
Използува се и прокарването на гъвкавия проводник през гу­
мен накрайник, който се закрепва на специално място върху ша­
сито на високоговорителя, както е показано на фиг. 5.22. Гуме­
ният накрайник трябва да бъде мек и да не съдържа сяра, от
която кородира изводното перо.
Изводите на мощните високоговорители представляват иайразлични букси, някои от които позволяват осъществяване на
връзката с усилвателя без спойка.
Върху една от изводните клеми или в непосредствена близост
до нея трябва да се означи поляритетът на високоговорителя.
Обикновено се поставя знак
или точка. Разбира се, това не
е произволно, а отговаря на реакцията на високоговорителя към
прилагане на електрическо напрежение с определен поляритет.
Ако към изводите на високоговорителя се включи източник на
постоянно напрежение (батерия), като към извода „-р“ се вклю­
чи положителният полюс на батерията, мембраната трябва да се
придвижи напред по посока на излъчването. Поляритетът на ви­
сокоговорителите има голямо значение в случаите, когато едно­
временно функционират два или повече високоговорители.
Глава
шеста
ФАКТОРИ, ОПРЕДЕЛЯЩИ ОСНОВНИТЕ ПОКАЗАТЕЛИ
НА ЕЛЕКТРОДИНАМИЧНИТЕ ВИСОКОГОВОРИТЕЛИ
6.1. Фактори, от които зависи чувствителността
на високоговорителите
Съгласно [4] коефициентът на полезно действие на електро­
динамичните високоговорители се определя от зависимостта
ЯСО
Рел
V Шд У
, 6. 1)
къ.цето
Ве
е магнитната индукция в работната въздушна межди­
на на магнитната система;
Упр — обемът на медта на звуковата бобина в работния
въздушен обем на магнитната система;
103
Рел — специфичното електрическо съпротивление на про­
водника на звуковата бобина;
гпд — динамичната маса иа трептящата система на висо­
коговорителя, включваща и присъединената ма­
са тц;
3 — площта на излъчване на високоговорителя;
р, — плътността на въздуха;
Со — скоростта на разпространение па звуковите вълни.
Зависимостта (6.1) е изведена при условие, че височината Нзвз
на звуковата бобина е равна на височината
на работната въз­
душна междина и входният импеданс на високоговорителя е при­
близително равен на номиналния. От фиг. 4.2 се вижда, че за
средните честоти
Следователно зависимостта (6.1) е
в сила за средните честоти. Колкото по-висок е к.п.д., толкова
по-голяма е чувствителността на високоговорителя.
От зависимостта (6.1) се вижда, че за да бъде голяма чув­
ствителността на високоговорителя, трябва да бъдат големи маг­
нитната индукция Ве на работната въздушна междина и обемът
на медния проводник
в работния въздушен обем на магнит­
ната система.
Магнитната индукция Ве може да се увеличи, като се увели­
чи коефициентът на използуваемост на магнита, като се увеличи
обемът на магнита или се използува магнит с по-голяма енергия
в единица обем. Известно е, че магнитната индукция зависи от
магнитния поток
, като
Ве = 4 - .
(6-2)
където
Зе е повърхността, определена от височината на работ­
ната въздушна междина и средния й диаметър.
От (6.2) се вижда, че индукцията може да се увеличи, като
се намали Зе , но от това няма полза. Намаляването на Зе озна­
чава да се намали обемът на работната въздушна междина, а с
това и обемът 1/пр на медния проводник. Освен това, за да се
запази съпротивлението на звуковата бобина, ще трябва да се
намали диаметърът на медния проводник, което намалява въз­
можността за електрическо натоварване на високоговорителя,
намалява неговата паспортна мощност.
За увеличаване чувствителността на високоговорителите тряб­
ва да се увеличава магнитният поток Ф^ независимо от това, че
в израза (6.1) участвува магнитната индукция Ве 104
Увеличаването па обема У„р на медния проводник при зада­
ден обем У е на работната въздушна междина е възможно само
чрез подобряване запълването, т. е. чрез използуване на меден
проводник с правоъгълно напречно сечение вместо кръгъл про­
водник. Практическата реализация на тази идея е твърде трудиа
поне засега. Изработването на меден проводник с правоъгълно
сечение е трудно, но още по-трудно е покриването му с лакова
изолация. Профилирането на кръгъл изолиран проводник чрез
прекарването му между валци крие опасност от нарушаване на
изолацията му.
Ако се използува обаче изолация, която притежава еластични:
свойства, профилирането на изолиран кръгъл проводник няма да
бъа,е проблем.
5ве.шчаването на отношението
при зададени раз.мерп на
високоговорителя означава да се намалява Тод . Динамичната
маса /йд на трептящата система на високоговорителя представля­
ва сума от масата на звуковата бобина, масата на мембраната и
присъединената маса въздух, която трепти заедно с мембраната
и се опреде.™ от повърхността А' на из.тъчване на мембраната..
Намаляването на масата на звуковата бобина при даден материал
за проводника й е безсмислено, тъй като се намалява У„р. Върху
присъединената маса не може да се влияе. Остава единствено да
се намалява масата на мембраната. При определен материал за
изработка на мембраната това означава да се намалява дебелина­
та й. Ясно е, че възможностите в това отношение са съвсем ог­
раничени. Намаляването на дебе.т1ината на мембраната води донамаляване на механичната й устойчивост и до поява на нелииейни изкривявания. Търсенето на нови материали за мембрани е
насочено главно към материали, които имат ма.пка плътност, го­
ляма механична якост, големи вътрешни загуби и ниска себе­
стойност.
С цел да се намали масата на звуковата бобина се търсят и
нови материали за проводника й. Изискването към тях е да имат
малка плътност и малко специфично е.пектрическо съпротивленпе рел, което участвува в знаменателя на (6.1). Засега единствен
конкурент на медта, която има малко рел, е а.т1уминият. П.зползуването на а.чум1шиев проводник за звуковата бобина в някои
случаи води до увеличаване на чувствителността на високогово­
рителя с до 3 с1В. Не бива обаче да се смята, че заменянето на
медния с а.луминиев проводник при всички високоговорители ще
доведе до увеличаването на чувствителността нм. В някои
случаи чувствителността ще се запази на същото ниво, а в ня­
105
кои случаи може дори да се намали. Внимателно трябва да се
изследва съотношението между масите на мембраната, звуко­
вата бобина и присъединения въздух, като се има пред вид от­
ношението между Рел на медта и алуминия. В [4] е показано, че
N
/■'
1?! )У'.''-'"#'
// - ШйЬ
и)
"у.
Б)
4 4
Фиг. 6.1. Работна въздушна междина
а — ПОСТ0 1 ННО магнитно поле (идеален случай);
6 — рааположеиие я« звуковата бобина
кщ.д. на високоговорителя е максимален, ако масата на звукова­
та бобина /«зв б, масата на мембраната тпи и масата гпц на при•съединения въздух удовлетворяват равенството
тпзв б-«гм Л-тц.
(6.3)
Разположението на звуковата бобина в работния въздушен
•обем е един от факторите, определящи чувствителността на ви­
сокоговорителите. Целта е така да се разположи звуковата боби­
на, че целият магнитен поток да взаимодействува с всички на­
вивки от звуковата бобина. Най-добър резултат би се получил,
ако магнитната индукция има постояина стойност в работната
въздушна междина, извън нея тя е равна на нула, а височината
на звуковата бобина е равна на височината на работната въздуш­
на междина, както това е показано на фиг. 6.1. Трябва да се
има пред вид обаче, че разглеждането се отнася за средни че­
стоти, при чието възпроизвеждане звуковата бобина трепти с
малки амплитуди. 11а практика стойността на магнитната индук­
ция е неравномерна и постепенно намалява до нула извън работ­
ната въздушна междина, както е показано на фиг. 6.2 а. При това
към вътрешността на магнитната система тя намалява по-плавно (фиг. 6.26). Максимална чувствителност в този случай се по.лучава, ако височината на звуковата бобина е малко по-голяма
106
от височината на работната въздушна междина (с около 10%),
а средите им не съвпадат — звуковата бобина трябва да бъде
леко изместена към вътрешността на магнитната система
(фиг. 6.2 е).
Фиг. 6.2. Работна въздушна междина
а — постоянно магнитно поле (реален случай);
б
разпределение на индукцията във въздушната междина;
^ — разположение на звуковата бобина
Фиг. 6.3. Положения иа звуковата бобина и гънките
а — повдИ1 ната звукова бобина;
б — хлътнала звукова бобина;
Чувствителността на високоговорителя е показател, който се
постига в процеса на проектирането му и трябва да се осигуря­
ва в процеса на неговото производство. Увеличаването на чувст107
вителпостта па готов високоговорител е трудно или почти невъз­
можно. Единственият начин е, ако магнитната система може да
се демонтира и на нейно място да се постави друга със същите
конструктивни размери, но с по-висока магнитна индукция.
Твърде често в процеса на изпълнение звуковата бобина не зае­
ма определеното й симетрично разположение в работната въз­
душна междина, а застава по навън или по навътре в магнитна­
та система, както е показано на фиг. 6.3 а и 6.3 6. И в двата
случая чувствителността на високоговорителя ще бъ.це понижена,
а както ще се види по-късно и нелинейните му изкривявания ще
бъдат по-големи от допустимите.' Такъв високоговорител може
да бь.де поправен от опитен монтьор и да му бъде повишена
чувствтелността. Необходимо е да се отлепи трептилката от
мястото на залепване при шийката иа мембраната и да се зале­
пи по-високо (фиг. 6.3 а) или по ниско (фиг. 6.3 6), като едновре­
менно с това се центрова звуковата бобина в работната въздуш­
на междина. Опитният монтьор може да отлепи п звуковата боби­
на от мембраната, да я измести в съответната посока и да я
залели повторно, като едновременно я центрова.
6.2. фактори, от които зависи честотният обхват
на високоговорителите
Долната гранична честота, която ефективно възпроизвеждат
високоговорителите, основно се определя от два фактора — резо­
нансната честота и качествения фактор.
На фиг. 6.4 са показани честотните характеристики на два
високоговорителя от един и същи тип, монтирани на безкраен
екран, които се различават само по резонансната си честота—•
единият има /р^^ЮО Нг, а другият— /(,,= 160 Нг. При опреде­
лено допустимо намаляване на нивото на звуковото налягане ДА.
за долната гранична честота /д за първия високоговорител се
отчита/д 1 = 55 Нг, а за втория—/д2=85 Нг.
На фиг. 6.5 са показани честотните характеристики на два
еднотипни високоговорителя, които се различават само по стой­
ността на качествения си фактор, като ^^= 2 , а (^.2=0,5. Резонан­
сната честота на двата високоговорителя е 130 Нг. При същата
стойност на ДА се отчита /^р—55 Иг, а /д2= 65 Нг.
От графиките на фиг. 6.4 и 6.5 се вижда, че ефективността
на възпроизвеждане на ниските честоти може да се подобри, ка­
то се увеличи качественият фактор или като се намали резонанс­
ната честота.
108
Увеличаването на качествения фактор почти никога не се из­
ползува като метод за разширяване на честотната характеристика
на високоговорителите в областта на ниските честоти. Причините
са следните;
Фиг. 6.4. Честотни характеристики на високоговорители
с равни качествени фактори, но с различни резояансни
честоти
Фнг. 6.5. Честотни характеристики на високоговори­
тели с равни резонансни честоти, но с различен каче­
ствен фактор
Посредством повишаване на качествения фактор слабо се вли­
яе върху стойността на / д , особено ако ^ > 1 . В този случай
само се увеличава нивото на звуковото налягане за резонансната
109
честота п се получава стръмно спадане към ниските честоти (под
резонансната честота). Има смисъл да се увеличава качественият
фактор само ако неговата стойност е по-малка от 0,5, тъй като в
този случай нивото на звуковото на.пягане е твърде ниско още
прп резонансната честота.
В резултат на повишаването па качествения фактор се удъл­
жават преходните процеси на високоговорителя, което е нежела­
телно.
Установено е от субективни прослушвания, че високоговори­
тел, чиято честотна характеристика има стръмни фронтове в об­
ластта на граничните си честоти, не звучи добре. Високият ка­
чествен фактор означава стръмен склон на честотната характери­
стика в областта на ниските честоти, следователно високоговори­
телят ще звучи лошо.
Не на пос.педно място стои въпросът с амплитудата на треп­
тене. Подвижната система на високоговорител с висок качествен
фактор трепти с голяма амплитуда за резонансната си честота.
Ако гънките на мембраната не позволяват такава голяма ампли­
туда, високоговорителят внася недопустимо големи нелинейни из­
кривявания— до 50—60% , за резонансната си честота.
Намаляването на резонансната честота /о на високоговорителя
е твърде благоприятно за разширяване честотната му характе­
ристика към ниските честоти. Като се има пред вид зависимостта
на /о от динамичната маса Тод и гъвкавостта с на високоговорите.т1я, т. е.
/о
1
,т. с
(6.4)
се стига до извода, че с еднакъв успех може да се изменя ма­
сата Тод или гъвкавостта с. В същност това не е така. Трябва да
се ввеме под виимание и влиянието на тези елементи на трептя­
щата система на високоговорителя върху останалите му качестве­
ни показатели — качествен фактор, чувствителност, нелинейни из­
кривявания и пр.
При разглеждане на съображенията за конструиране на мем­
браната бяха посочени предимствата и недостатъците на влияние­
то ва масата и гъвкавостта върху резонансната честота на
мембраната.
Тук трябва да се има пред вид, че при определени парамет­
ри на мембраната може да се влияе в една или друга посока
върху резонансната честота на високоговорителя. Масата иа по­
движната му система може да се изменя чрез използуването на
110
проводник с различен диаметър за звуковата бобина или чрез
залепване към мембраната на допълнителни елементи с опреде­
лена маса. Гъвкавостта на трептящата система може да се изме­
ня чрез използуването на трептилки с различна гъвкавост. Обща-
Фиг. 6.6. Честотни характеристики на високоговорител,
чиято маса е изменена от т , на т д
та гъвкавост с се определя от последовате.пното свързване на
гъвкавостта на мембраната с„ н гъвкавостта на трептилката Ст съ­
гласно зависимостта
(6.5)
Изтъкнато бе, че намаляването на резонансната честота чрез
увеличаване на масата е нежелателно поради нарастването на ка­
чествения фактор и намаляването на чувствителността. На фиг. 6.6
са показани честотните характеристики на един високоговорител,
иа който резонансната честота е намалена от
на /,2 чрез уве­
личаване на масата на подвижната система. Вижда се, че се на­
малява чувствителността на високоговорителя, а в резултат на
по-високия качествен фактор се увеличава и неравномерността на
честотната му характеристика. При това долната гранична често­
та не се намалява чувствително.
Много по-добри резултати се постигат чрез увеличаване гъв­
кавостта иа трептящата система, като се увеличава гъвкавостта
па мембраната См и на трептилката Ст. Конструкторът трябва да
111
знае стойностите на тези гъвкавости поотделно н да се стреми
да увеличи по-малката от тях. Няма смисъл да се увеличава го­
лямата гъвкавост. По принцип гъвкавостта не оказва влияние вър­
ху чувствителността на високоговорителя. Съгласно (4.3) с увели-
Фиг. 6.7. Честотни характеристики
тели с различна гъвкавост
на високоговори­
чаване на гъвкавостта стойността на качествения фактор се на­
малява. На фиг. 6.7 са показани честотните .характеристики на
два еднотипни високоговорителя, които се различават по резо­
нансните си честоти вследствие на различните гъвкавости на окач­
ване на подвижните им системи. Вижда се, че долната гранична
честота Дг, съответствуваща на високоговорителя с по-голяма
гъвкавост, се намира с около една октава по-ниско от Д ь При
това неравномерността е по-малка поради по-малкия връх при ре­
зонансната честота, дължащ се на по-ниския качествен фактор.
Стръмността на склона на честотната .характеристика под резо­
нансната честота е по-малка, което също допринася за по-добро­
то звучене на високоговорителя.
В случай че качественият фактор на високоговорителя е доста­
тъчно нисък и неговото намаляване е нежелателно, а трябва да
се намали резонансната честота, едновременно с увеличаване на
гъвкавостта трябва да се увеличава и масата на трептящата си­
стема или да се намаляват активните й загуби.
От (4.3) се ви-жда, че при увеличаването на масата и гъвка­
востта в еднаква степен и при запазване на активните загуби не­
променени качественият фактор на високоговорителя остава не­
променен. В същото време съгласно (6.4) резонансната честота
намалява. Увеличаването на масата обаче ще доведе до намалява­
не на чувствителността. На фиг. 6.8 са показани честотните ха­
112
рактеристики на два еднотипни високоговорителя, които се разли­
чават по резонансна честота, но имат еднакви качествени факто­
ри. Долната гранична честота е по-ниска, но това е за сметка на
намалената чувствителност на високоговорителя.
Фиг. 6.8. Честотни характеристики на високоговори­
тели с еднакви активни загуби
В някои случаи, когато гъвкавостта не може да се увеличава
повече, а е необходима по-ниска резонансна честота на високого­
ворителя, се увеличава масата на трептящата му система, като се
увеличават и активните загуби, така че качественият фактор да
не се изменя. Намаляването на чувствителността е неизбежно, но
е в интерес на разширяването на честотния обхват и подобрява­
нето на звученето на високоговорителя. Честотните характеристи­
ки на два еднотипни високоговорителя, които имат различни маси,
различни резонансни честоти, но еднакви качествени фактори, са
идентични с тези, дадени на фиг. 6.8.
Не са редки случаите, в които се желае да се подобри нискочестотното излъчване на готов високоговорител. Какви са възмож­
ностите?
Гъвкавостта на високоговорителя може да се увеличи, ако
гънките на мембраната му са хартиени и достатъчно дебели.
В такъв случай с фина шкурка много внимателно се търка по
гънките, при което се снема част от материала; гънките стават
по-тънки, а гъвкавостта се увеличава. Тъй като при тази опера­
ция се нарушава гладкостта на гънките, желателно е те да се
намажат с разтвор от синтетичен каучук, чист латексов разтвор,
силиконов разтвор или друг подобен материал, който да залепи
Целулозните влакна, без да втвърдява гънките. Чрез такова отъняване на гънките се намаляват резонансната честота и качестве* Високоговорители и озвучитслии тела
113
ният фактор на високоговорителя, без да се изменят съществено
останалите му показатели.
Известно намаляване на резонансната честота може да се по­
стигне чрез размачкване с ръка на периферията иа мембраната
непосредствено до залепената върху шасито част. Обикновено
тази част се напоява с лепило, втвърдява се и не се огъва при
трептене на мембраната. Ако се размачка внимателно с ръка, та­
зи област на мембраната омеква и се включва в трептенията, ка­
то се увеличава гъвкавостта на окачване и се намалява резонанс­
ната честота.
Резонансната честота на готовия високоговорител може да се
намали и посредством увеличаване масата на подвижната му
система. За да не се увеличи качественият фактор, трябва да се
увеличат активните загуби или да се увеличи гъвкавостта. За
едновременно увеличаване на активните загуби с масата се пре­
поръчва увеличаването 'на масата да се реализира чрез намазване
на мембраната с разтвор на веществото с големи вътрешни загу­
би, например специална каучукова смес, рициново масло, дюрофенов лак и др.
Увеличаването на масата може да се реализира и чрез доба­
вянето на една съсредоточена маса, например месингов пръстен,
залепен близо до върха на конуса на мембраната. В този случай
допълните.>шите активни загуби могат да се внесат чрез намазва­
не на гънките на мембраната с вещество с големи вътрешни за­
губи.
Може да се комбинира увеличаване на масата на подвижната
система с едновременно отъняване на гънките с шкурка и послед­
ващо намазване с вещество с голямо вътрешно триене.
При високоговорителите с висок качествен фактор се препо­
ръчва използуването на плътни шапки. Затвореният под шапката
въздух не позволява големи амплитуди на трептящата система, в
резултат на което върхът в честотната характеристика за резо­
нансната честота на високоговорителя е по-тъп. С това се нама­
лява неравномерността и долната гранична честота на високого­
ворителя, тъй като се намалява нивото на средното звуково на­
лягане в октавата с най-голяма чувствителност.
Условията за ефективно възпроизвежтане на високите честоти
са твърде противоречиви с условията за възпроизвеждане на
ниските честоти — масата на излъчващия елемент трябва да бъде
по възможност по-малка, а неговата твърдост — по възможност
по-голяма.
Посочено бе (в т. 5.5), че при високи честоти — над гранич­
ната честота, за която мембраната трепти като бутало, излъчва­
114
нето на мембраната става сложно. Отделни нейни области излъч­
ват твърде интензивно за различни честоти и поддърисат нивото
на звуковото налягане почти постоянно в рамките на допустима­
та неравномерност. Колкото по-висока е честотата, която въз­
произвежда високоговорителят, толкова по-близо до върха на ко­
нуса са разположени зоните, които излъчват интензивно. Най-ви­
соките честоти, които високоговорителят ефективно преобразува,
се излъчват от самия връх на конуса на мембраната му; остана­
лата част от мембраната не участвува в трептенията, не излъчва.
Затова е .желателно върхът на конуса на мембраната да бъде
лек и твърд. Натрупването на повече целулоза към върха на ко­
нуса на мембраната в процеса на отливането й наистина увелича­
ва твърдостта, ио увеличава и масата на тази част от мембра­
ната и едва ли може да спомогне за подобряване излъчването
иа високите честоти. Много по-добри резултати се получават
чрез даване на съответна форма на образуващата и чрез втвър­
дяване на върха на конуса посредством импрегнирането му с
твърди лакове (нитроцелулозен или баке.ш1тов), както бе посоче­
но в т. 5.5.
3 някои случаи мембраната се изработва с гънки по образу­
ващата си, както е показано на фиг. 6.9. Това улеснява изключ­
ването от трептене на отделните участъци на мембраната, така
че с увеличаване на честотата се намалява масата, която участву­
ва в трептенията. С това се подобрява ефективността на преоб­
разуване на високите честоти. Необходимо е да се отбележи, че
изработването на пресформи за пресуване на такива мембрани и
тяхната настройка в процеса на производството е свързано със
значителни трудности. Освен това при умело използуване на кон­
структивните и технологичните фактори могат да се получат до­
статъчно добри резултати и с мембрана без гънки по образува­
щата. По тези причини мембраните с гънки по образуващата на
конуса са намери.ти съвсем ограничено приложение.
Когато всички възможности за увеличаване на горната гранич­
на честота с една мембрана са изчерпани и не се получава же­
ланият резултат, тогава се използува специална мембрана за из­
лъчване на високите честоти — т. нар. високочестотен конус. На
«риг. 6.10 е показана излъчващата система на високоговорител с
две мембрани — за излъчване на ниските и средните честоти / и
за излъчване на високите честоти 2.
Високочестотният конус 2 трябва да бъде лек и твърд и да
се залепи непосредствено към звуковата бобина па високоговори1СЛЯ, за да се осъществи непосредствено предаване на високо­
честотните трептения. Периферията не е залепена никъде и съще­
115
ствува опасност от огъване при раатрептяването на конуса. За­
това тя трябва да завършва с укрепващ ръб. Ако височината и
диаметърът при основата на високочестотния конус не са големи
-и не съществува+пасност от огъване, укрепващ ръб може и да
<не се прави.
ч—
+
.........-
\
/
Фиг. 6.9. Мембрана с гънки по образуващата
Фнг. 6.10. Излъчваща система с основна мембрана I и високочестот­
на мембрана 2
Високочестотният конус трябва да се изработва така, че твър­
достта му да бъде достатъчно голяма, например да се приложи
по-голямо налягане при изпичането, увеличаване температурата и
времето на изпичане и пр. Независимо от това високочестотните
кОнуси почти винаги се импрегнират с втвърдяващи лакове.
116
Посредством високочестотен конус горната гранична честота
на високоговорителя може да се увеличи с около 1 октава и то­
ва не е малко (от 10 кНг на 20 кНг).
Конструирането на високоговорител с допълнителен високо­
честотен конус е твърде сложна работа. Основните трудности за
преодоляване са:
— Съществува един честотен обхват, в който излъчват основ­
ната мембрана и високочестотният конус. Двата елемента трябва
да излъчват синфазно. В противен случай се получава една пади­
на в честотната характеристика на високоговорителя.
— Основната мембрана се явява като отражател на излъчените
от задната страна на високочестотния конус звукови вълни. За
различните честоти директно излъчените звукови вълни от пред­
ната страна на високочестотния конус и отразените звукови въл­
ни, излъчени от задната страна на конуса, се сумират с различна
фаза. В резултат на това в честотната характеристика на високо­
говорителя се появяват редица върхове и падини. Независимо че
Фиг. 6.11. Излъчваща система
1 — осншна мембрана; 2 — полусферичва шапка
върховете и падините не са големи, поради стръмните им скло­
нове звученето на високоговорителя не е добро.
По-добри резултати се получават, ако основната мембрана на­
малява твърде стръмно излъчването към високите честоти,
а високочестотният конус започва да излъчва от честотата, за
117
която излъчването на основната мембрана е вече неефективно.
Освен това основната мембрана трябва да отразява с голямо за­
тихване попадналите върху нея високочестотни звукови вълни.
Допуска се залепването към върха на конуса на основната мем­
брана на тънък слой звукопоглъщаща материя.
В някои случаи, когато горната гранична честота трябва да
се увеличи малко (например с
от октавата), вместо високо­
честотен конус може да се използува подходяща форма на шап­
ката на високоговорите.т1я. Добър резултат дава полусферична
шапка, вакуумирана от листов полистирол. Шапката трябва да се
залепи към звуковата бобина (фиг. 6.11).
\А -
70 50 т
Ш 0,2
ох
!
2
т , !т
1.45
100
90
70
50
й/
0,2
0.5
5)
/
Фиг. 6.12. Честотни характеристики на високоговорител
а — без високочестотен конус; б — с високочестотен ксиус
На фиг. 6.12а е дадена честотната характеристика на високо,
говорител с диаметър 315 т т без високочестотен конус.
На фиг. 6.126 е дадена честотната характеристика на същия
високоговорител след поставянето на високочестотен конус. Виж118
да се, че Еисскочестотаият кснус е разикрил честотния обхват
на високоговорителя в областта на високите честоти, ко в също­
то време честотната характеристика е станала по-неравкомерна,
а средното ниво на звуковото налягане — по-ниско.
РаЕГШфЯването на честотния обхват на произведен вече висо­
коговорител чрез замяна на шапката му с произволен високо­
честотен конус е твърде рисковано. Необходимо е обезателно да
се измери честотната характеристика на виссксговсрителя след
преработката му. Все пак единствените начини за повишаване
юрната гранична честота на произведен вече високоговорител са:
използуването на по.тусферична шапка, поставянето на високо­
честотен конус или импрегнирането на центъра на мембраната с
втвърдяващи лакове.
6.3. фактори, които определят нелинейните изкривявания
на високоговорителите
а. Изкривявания, породени от нелинейната зависимост
н а г ъ в к ав о стт а н а о к а ч в а н ет о н а т р еп тя щ ат а си стем а от и зм еств ан ето
Гъвкавостта с на една трептяща система се определя като
отношение от предизвиканото изместване х към приложената си­
ла Р\
(6.6)
При разглеждане на мембраните и трептилките бе нссочено,
че благодарение на гтгките 1 хМте кмат псстсякна гъвкавост, коя­
то не зависи от изместването. Но това е вярно само до опреде­
лена амплитуда на трептенето, до известна стскнсст на измества­
нето X . При действие на по-големи сили изместването вече не е
пропорционално на нрилсжената сила, а е по-малко, В резултат
на това гъвкавсстта не сстава псстоянка величина, а започва да
намалява с уве-тичаване на изместването. Зависимостта на с от л:
€ показана на фиг. 6.13. Ако нрилсжената сила е достатъчно го­
ляма и предизвиква изместване, го-гслямо от
трептящата
система на БиссксгсБорителя ье следва заксва, по който се изме­
ня нрилсжената сила. Появяват се нелинейни изкривявания — в
спектъра па звуковото налягане се появяват сигнали с честоти,
които не стществуват в електрическия сигнал на входа на ви­
сокоговорителя. Ако гъвкавостта с при положителни и отрицател­
ни измествания се изменя по един и същи начин, ще се появят
119
само нечетни хармоници на приложения синусоидален сигнал—
трети, пети, седми. Ако създаденото звуково налягане се преоб­
разува линейно в електрически сигнал, който да се наблюдава на
осцилоскоп, ще се установи, че той представлява синусоида, коя-
Фиг. 6.13. Зависимост на гъвкавостта от изместването
ТО е деформирана симетрично, т. е. ограничени са в еднаква сте­
пен и двете й полувълни.
Ако зависимостта на гъвкавостта при положително и отрица­
телно изместване е различна (движението на мембраната навън и
навътре към магнитната система е различно), в спектъра на зву­
ковото налягане ще се констатират както нечетни, така и четни
хармоници. Наблюдаван на осцилоскоп, такъв сигнал е несимет­
рично деформиран — едната му полувълна започва да се ограни­
чава по-рано от другата.
Като се има пред вид, че високоговорителите трептят с поголеми амплитуди при ниските честоти, става ясно, че посочените
изкривявания ще съпътствуват възпроизвеждането на ниските
честоти. Особено големи изкривявания могат да възникнат в об­
ластта на резонансната честота или под нея. Съгласно изисквания­
та на българските държавни стандарти изкривяванията на високо­
говорителите се нормират и се контролират само в областта над
резонансната им честота. Същите изисквания се поставят и от
стандартите на другите страни и международните стандартиза­
ционни документи. Дори стандартът на ФРГ ВШ 45500, който
се отнася за високоговорители от Н1 — Р1 клас, нормира изкривя­
ванията на високоговорителите над 250 Нг.
Практиката е показала, че при плитки гънки на мембраната
изкривяванията в областта на резонансната честота могат да до120
стигнат до 50—60% . Ако резонансната честота е висока и хармоииците са сигнали с честоти, за които човешкото ухо е чув­
ствително (над 400 Нг), възпроизведената музикална картина е
„размазана“, тъй като поради високото си ниво хармониците
маскират високочестотните съставящи.
Би трябвало зависимостта на гъвкавостта с от изместването
X за ниските честоти да бъде един от показателите, определящи
номиналната мощност на високоговорителите.
Може ли да се повлияе на зависимостта на гъвкавостта от из­
местването на изработен високоговорител? Макар и в неголеми
граници — може. Ако гъвкавостта зависи несиметрично от измест­
ването, това често се дължи на неправилно залепване на трептил­
ката към мембраната. Трябва да се разлепи трептилката при
шийката па мембраната, да се нагласи мембраната така, че гън­
ките й да лежат в една равнина и при това положение отново
да се залепи трептилката, като се центрова звуковата бобина в
работната въздушна междина. Ако изместването е ограничено
поради втвърдяване на последната гънка на мембраната при за­
лепването й към шаси, може внимателно с пръст да се размачка
тази част и да се омекоти гънката. В някои случаи втвърдяване­
то на гънките чрез импрегнирането им с лакове довежда до на­
маляване на гъвкавостта на окачването, но води и до разширяване
на амплитудите па изместване, за които гъвкавостта остава постоянпа — крива 2 на фиг. 6.13. В този случай за сметка на из­
вестно увеличаване на резонансната честота на високоговорителя
ще се намалят нелинейните му изкривявания.
б. Изкривявания, породени от нервЕНомеркостта на магннтното поле
Връзката между електродинамичната сила Р и носителя на
ннфор.мацията на звуковата картина — протичащият през звукова­
та бобина електрически ток /, трябва да бъде линейна. Това е
едно от условията, което трябва да бъде изпълнено, за да се
възпроизведе звуковата картина без изкривявания. На практика
обаче това условие много трудно се изпълнява. Причината за не­
линейната връзка между протичащия през звуковата бобина ток и
силата А е в зависимостта на магнитната индукция В в работна­
та въздушна междинна от разстоянието.
На фиг. 6.14 е показано разположението на звуковата бобина
в работната въздушна междина на магнитната система и разпре­
делението на магнитната индукция В като функция на разстоя­
нието X по направлението, в което се движи звуковата бобина.,
Ьпжда се, че индукцията В има постояина стойност са.мо между
121
точките б и в. От точка в към точка г индукцията рязко нама­
лява своята стойност. От точка б към точка а индукцията нама­
лява малко по-плавно. Склпте, възникващи в онези навивки на
звуковата бобина, които са разположени между точките б и в.
Фиг. 6.14. Разположение на звуковата
работната въздуш на междина
бобина в
СР777+.
•
{ ■ / / / /
Фиг. 6.15, Преместване на звуковата бобина в процеса на
трептене
а — крайно горно положение; б — крайно долно положение
ще бъдат равни помежду си. Силите, възникващи в навивките
които са разположени между точките а и 6, пли между точките
в и г, ще бъдат по-малки. В крайна сметка общата сила, която
действува върху звуковата бобина, ще има някаква су,мариа стой122
вост, например Рр. Ако звуковата бобина беше неподвижна, сила­
та Рр би зависела само от тока I. Но звуковата бобина трепти —
това е нейното основно предназначение. На фнг. 6.15 са показани
двете крайни положения, конто заема звуковата бобина при треп­
тенето си. Вижда се, че и в единия, и в другия случай броят
на навивките от' звуковата бобина между точките 6 и е е по-ма­
лък, отколкото при равновесното й положение. Увеличили са се
навивките между точките а и б, съответно между точките в и ?,
и са се появили навивки извън точката а (съответно извън г),
където магнитната индукция е равна на нула. Сумарните сили Р^
и Рз ще бъдат ие само различни от А',, ш> и раатични помежду
си при условие, че моментната стойност па тока / е постояина
за трите случая.
От казаното следва, че силата Р зависи от мястото, в кое­
то се намира звуковата бобина при трептенето си, дори и ако
токът остава постоянен. Следователно произведението 81 зависи
от хместоположението на звуковата бобина. Известно е, че това
произведение представлява коефициентът на електромеханичната
връзка за електродинамичните високоговорители к. Зависиьюстта на к от положението на звуковата бобина в про+ранствсто е причина за появата ка нелинейни изкривявания. Поради песиметричността на зависимостта иа магнитната индукция В от
разстоянието л: се появяват четни и нечетни хармоници от вся­
какъв ред — втори, трети, четвърти, пети и т. и., а така също и
субхармоници с честота два, три и т. п. пъти по-ниска от основ­
ната честота. Амплитудите на тези харУхОпици зависят главно от
амплитудата на трептене на звуковата бобина. Точна математиче­
ска зависимост .между изкривяванията и амплитудата на трептене
пе съществува, но все пак е установено, че изкривяванията на­
растват с увеличаване на а.мплитудите на трептене.
Подвижната система иа високоговорителите извършвхт големи
амплитуди, когато трепти с ниски честоти. Следователно иелиненни изкривявания, дължащи се на описаното явление, зъзникват
при ниските честоти — около резонансната честота на високого­
ворителя или за честоти, по-ниски от нея.
За отбелязване е, че тези изкри-нязания се пораждат в самия
процес на възникване иа електродинамичната сила, още в „мо­
тора“ на високоговорителя. Изкривена, иесъответствуваща на
формата на електрическия ток, е електродинамичната сила, която
разтрептява подвижната система иа високоговорителя. Възпроизве­
дената звукова картина ще бъде изкривена спрямо първичната
дори и ако трептящата система на високоговорителя е идеална ли­
нейна система. По принцип изкривяванията, дължащи се на ГхС123
равномерното магнитно поле, могат да бъдат отстранени по елек­
трически път. За целта е необходимо протичащият през звуковата
бобина електрически ток да се коригира така, че да компенсира
намалението на коефициента на електромехантната връзка В1.
Това може да се постигне, като коефвдиентът на усилване на
усилвателя се направи амплитудно зависим за ниските честоти.
Фигуративно казано, хармоничните сигнали с ниски често­
ти трябва да бъдат удължени към върховете си. Осъществя­
ването на усилвател с амплитудно зависим коефициент на усил­
ване, и то за определен честотен спектър, не е невъзможно, но
е сравнително трудиа работа. При това за всеки високоговорител
усилвателят трябва да се настройва индивидуално. Сравнително
по-лесно е да се обхване усилвателят от отрицателна обратна
връзка, като сигналът за обратната връзка е пропорционален на
електродинамичната сила. Този въпрос ще бъде подробно разгле­
дан по-късно.
Нелинейните изкривявания, дължащи се на неравномерното
магнитно поле, могат да се избягнат и по конструктивен път, ка­
то се направи така, че бобината да обхваща един н.Юъищ маг­
нитен поток. Съществуват две конструктивни решения, които поз­
воляват до известна степен реализацията на тази идея. Те са
следните:
а. Височината кзаб на звуковата бобина да бъде по-малка от
височината Не на работната въздушна междина (фиг. 6.16). Това
решение има смисъл само при условие, че звуковата бобина треп­
ти със сравнително малки амплитуди и винаги остава в простран­
ството, характеризиращо се с постояина стойност на магнитната
индукция В.
Предимството на използуването на по-къса звукова бобина е
в това, че звуковата бобина е по-лека, което благоприятствува
доброто възпроизвеждане на високите честоти. Следователно то­
ва конструктивно решение е приложимо за високочестотни и
средночестотни високоговорители или за широколентови високо­
говорители, чиято долна гранична честота е сравнително висока.
Основният недостатък на това решение е намаляването на
коефициента на полезно действие иа високоговорителя поради
това, че само част от магнитния поток взаимодействува с проти­
чащия през звуковата бобина електрически ток. Значителна част
от магнитния поток остава неизползувана. Коефициентът на елек­
тромеханична връзка на високоговорителя има малка стойност.
б. Височината Лз*б на звуковата бобина да бъде значително
по-голяма от височината Не на работната въздушна междина
(фиг. 6.17). В зависимост от амплитудите на трептене на звуко­
124
вата бобина се избира и нейната височина, така че при макси­
малните й отклонения пак да обхваща целия магнитен поток н
В1 да бъде постояина величина, а нелинейните изкривявания —
минимални.
- . */
Фиг. 6.16. Къса
звукова
бобина
Фиг. 6.17. Дълга звукова бобина
(Лз..б>Ла )
Предимството на използуването па по-дълга звукова бобина
е в това, че се увеличава масата на трептящата система и се на­
малява резонансната й честота, което благоприятствува доброто
възпроизвеждане на ниските честоти. Непрекъснатото обхващане
на целия магнитен поток от звуковата бобина също спомага за
подобряване възпроизвеждането иа ниските честоти. Следовател­
но това конструктивно решение е приложимо само за нискоче­
стотните и широколентовите високоговорители.
Основният недостатък и на това решение е намаляването на
коефициента на полезното действие на високоговорителя поради
това, че само част от протичащия през звуковата бобина елек­
трически ток взаимодействува с магнитния поток, създаван от
магнитната система. Значителна част от електрическия ток се на­
мира извън магннтното поле и остава неизползуван. Например, ако
звуковата бобина е два пъти по-висока от работната въздушна
междина и подаваната на високоговорителя електрическа .мощ­
ност е 1 \Л7, само половината от тази .мощност, т. е. 0,5 АЛ7 ще
участвува в създаването на електрически ток в магннтното поле.
Другата половина от мощността се превръща в топлина в зву­
ковата бобина, без да взема участие във функционирането на
високоговорителя. При високоговорителите, чиято звукова боби­
на е по-висока от работната въздушна междина, една част от
консумираната електрическа енергия е активна, а друга част —
125
пасквпа. При двн»:ение па звуковата бобина различни нейни ча­
сти попадат в магннтното поле, но винаги има части, които са из­
вън това поле. В крайна сметка коефициентът на електромеханич­
ната връзка намалява, намалява се и к. и. д. на високоговорителя.
Освен това коефициентът на полезно действие се намалява и
поради увеличава1-:е масата на подвижната система, дължащо се
на голямата и тежката звукова бобина.
Недостатък иа високоговорителите с висока звукова бобина е
и намаляването на горната гранична честота на ефективния км
честотен обхват иа възпроизвеждане, което се дължи ка голяма­
та маса на звуковата бобина Посочено бе обаче, че такова кон­
структивно решение се прилага главно при нискочестотните ви­
сокоговорители, от които не се изисква добро възпроизвеждане
на високи ге честоти. Поради това този недостатък не е съще­
ствен.
При' неправилен монтаж на високоговорител в процеса на не­
говото производство звуковата му бобина може да се окаже неснмстрпчко разположена в работната въздушна междина, както
това е по!{азано на фш'. 6.3. В такъв случай при трептенето си
звуковата бобина ще обхваща различни магнитни потоци. Напри­
мер звуковата бобина от 6.3 й ири изместването си надолу ще
обхваща целия магнитен поток п коефициентът на електромеха­
ничната връзка ще има голяма стойност; при изместването си
нагоре ще обхваща много малък магнитен поток и коефициентът
на електромеханичната връзка ще има твърде малка стойност. В
резуллат на това възникват нелинейни изкривявания, които по
характер са напълно идентични с изкривяванията от неравномер­
ното магнитно поле — и в двата случая възникналата електродинамичпа сила зависи от местоположението на звуковата бобина.
Високоговорител с неравномерно разположена звукова бобина
.може да се поправи, както беше посочено в т. 6.1.
Нискочестотните високоговорители се характеризират с твър­
де голяма гъвкавост на окачването и значителна маса на подвиж­
ната система. Ако един нискочестотен високоговорител се поста­
ви хоризонтално (оста на мембраната му да бъде вертикална),
под действието на собствената си маса подвижната система се
измества по посока към земята. В резултат на това звуковата
бобина се измества от равновесното си положение и заема едно
от положенията, дадени на фиг. 6.3 й (ако магнитната систсхма е
нагоре) или на фиг. 6.36 (ако мембраната е нагоре).
Ако високоговорителят е стоял дълго време хоризонтално
(например при съхранението му на склад), мембраната и трептил­
ката му се де(])ормират трайно. При поставяне на такъв висо126
когонорител във вертикално положение (оста на мембраната му
да бъде хоризонтална) звуковата му бобина си остава изместена
от симетричното сн разположение. В резултат на това възникват
нелинейни изкривявания поради посочените вече причини.
Деформациите в окачването на трептящата система иа висо),-оговорителите трябва да се избягват чрез правилното им съхра­
нение — хоризонтално разполагане с магнитната система нагоре
II предвиждане на една подпора в опаковката на изделието, коя­
то да не позволява изместването на мембраната.
При закупуване иа нискочестотен високоговорител, ако се уста­
нови, че гънките на мембраната ,му и трептилката са дефорхмирани в една и съща посока, това показва, че деформацията е по­
лучена при съхранение на високоговорителя. Този придобит де1,)окт на високоговорителя може сравнително лесно да се отстра­
ни— достатъчно е да се постави известно време разположен
хоризонтално, ко обратно спрямо разположението му при съхра­
нение. При необходимост може да се постави временно допълни­
телна те»:ест към подвижната система, като се внимава тя да бъ­
де симетрично разположена спрямо оста на мембраната.
От казаното следва, че високоговорителите с голяма гъвка­
вост на окачването трябва да се разполагат вертикално в проце­
са па експлоатация.
в.
И зкр и в яв ан и я , породени от п арам етрич н ото в ъ з б у ж д а н е
на к о н у с а н а м ем б р ан ата
Електродинамичната сила, която разтрептява мембраната, е
приложена във върха на конуса на мембраната — там, където е
залепена звуковата бобина. Общата сила е сума от сили, които
са прилож:ени във всяка точка по дължината на окръж:ността,
определена от основата на звуковата бобина. На-фнг. 6.18 е да­
ден напречен разрез на мембрана и са показани двете сили /%
приложени в точките на разреза А и В. Всяка от силите В .може
ла се разложи по на две сили — /> и В„. Силата Р„ се стреми
да разтрепти конуса напречно като махало, окачено в точките С.
Силата /у се стреми да изкълчи конуса на мембраната Докато
силата В/ е малка, тя не успява да предизвика изкълчване. Но
когато В/ стане достатъчно голяма и честотата й стапе два пъти
по-висока от една от собствените честоти на напречните трепте­
ния на конуса, конусът се разтрептява напречно, показано с пунк­
тир на фиг. 6.18. Честотата на трептене па конуса е два иъти
127
по-ниска от честотата на приложения сигнал. Това явление се
обяснява по следния начин:
Силата
се стреми да изкълчи конуса на мембраната само
в продължение на половин период. През останалата половина от
периода силата Р( има противоположна посока и действува опъ­
ващо на конуса на мембраната. В продължение на тази втора по­
ловина от периода мембраната се стреми да заеме равновесното
си положение. Точно в края на този интервал мембраната е зае­
ла равновесното си положение, но поради инерцията леко се из­
кълчва в противоположна посока. В този момент силата
за­
почва отново да действува изкълчващо на конуса на мембраната
и предизвиква изкълчване, но в обратна посока. Така в продъл­
жение на два периода на приложения електрически сигнал мемб­
раната извършва само едно трептене.
В резултат на напречните трептения на конуса на мембраната
в създаваното звуково поле се появява съставяща, чиято честота
е два пъти по-ниска от честотата на електрическия сигнал, при­
ложен на входа на високоговорителя. Както бе пояснено, такива
съставящи се наричат субхармоници. Необходимо е да се знае, че
човешкото ухо е много чувствително към субхармоничните из­
кривявания— то долавя субхармоници, чието ниво може да бъде
до 60 бВ по-ниско от нивото от основния сигнал. Причина за то­
ва е фактът, че спрямо висшите хармоници основният тон оказ­
ва известно маскиращо влияние, докато спрямо субхармониците
няма никакъв маскиращ ефект. Нещо повече — субхармониците
оказват маскиращо влияние върху основния тон. Наличието им
128
рязко влошава качеството на възпроизвежданата звукова карти­
н а— предизвикват се неприятни слухови усещания.
Субхармоничните трептения при високоговорителите се получа­
ват в честотния обхват, в който човешкото ухо е най-чувствително
(500 до 4000 Нг).
Избягването на субхармоничните изкривявания е възможно сато чрез използуване на мембрани с криволинейна образуваща на
конуса. Ири тези мембрани изкълчване е възможно само в една
посока — към изпъкналата форма на мембраната. При това поло­
жение честотата на напречните трептения на мембраната е равна
на честотата на приложения електрически сигнал.
г. Изкривявания, породени от локални резонансни явления
на мембраната
В т. 5.5 бе посочено, че над една определена честота /кр, оп­
ределена с изразите 5.14 или 5.15, мембраната на впсокоговорителя не трепти като едно цяло, а представлява сложна трептяща
система. При определени честоти над /кр излъчват отделни обла­
сти на мембраната, които се намират в резонанс. Всяка област,
намираща се в резонанс, представлява една трептяща система и
се характеризира с определени параметри — маса, гъвкавост, ак­
тивни загуби и качествен фактор. Гъвкавостта на тези области
остава постояина само при сравнително малки амплитуди. При поголеми амплитуди, обусловени от подаването на по-голяма елек­
трическа мощност или от висок качествен фактор на областта,
която трепти, гъвкавостта зависи от амплитудата и възникват не­
линейни изкривявания (вж. т. 6.3 о). За различни честоти резонират различни области на мембраната. Погрешно е обаче да
се .мисли, че за всяка честота съществува по една област от
мембраната, която се намира в резонанс. Разумио конструирана­
та мембрана трябва да проявява не повече от 4—5 локални ре­
зонанса, отстоящи един от друг приблизително на една октава и
излъчващи ефективно също по една октава. Това е възможно,
ако отделните резониращи области имат невисок качествен фак­
тор. Разпределението на резонансните честоти на отделните об­
ласти на мембраната по принцип има случаен характер. От това
следва, че честотите, за които могат да възникнат големи нелинийни изкривявания, имат случайно разпреде.ление в честотната
характеристика на високоговорителя.
По-значителни нелинейни изкривявания, дължащи се на локал­
ни резонансни явления, възникват при резонанс на гънките или
при резонанс на плоски участъци от конуса на ме.мбраната.
■9 В и сокоговорители
и о зву чи тел н и
т ел а
129
Намаляването на нелинейните изкривявания от резонанс на
гънките трябва да се постига още при копстрсиррнето на висо­
коговорителя. Например гънките трябва да се ко !'..руират с про­
менлива стъпка, така че да не резоиира цяла. ■ им повърхност
Фиг. 6.19.’/'Честотии характеристиси
моник на високоговориге-ч
а — преди намазване на гънките му;
6 — след намазване на гънките му'
на вторня
хар­
едновременно. На практика това трудно се реализира, а в много
случаи е недостатъчно. Сравнително по-лесно за реализиране и
по-ефикасно се .р.кн хча .наглаляването на качествения фактор на
гънките. Това сс
> -йт* чрез увеличаване на активните загуби в
гънките. За целтл
чпрегнират с лакове, които имат голя­
мо вътрешно триене: На фг^г. 6.19 са показани две честотни ха­
рактеристики на един и същи овален високоговорител с размери
80x120 гат заедно с честотните характеристшш на втория хар­
моник. Честотните характеристики от фиг. 6.19 е са на високо­
говорител с неимпрегнирами гънки, а характеристиките от
фиг. 6.19 6 — на същия високоговорител след импрегниране на
130
гънките му. Вижда се, че при /= 4 2 0 0 Нг има един висок връх
на втория хармоник на неимпрегнирания високоговорител. Изкри­
вяванията за тази честота се дължат на резонанса на гънките и
са недопустимо високи — 8<>/о. След импрегниране на гънките с
Фиг. 6.20. Честотни характеристики на хармониците
на кръгъл високоговорител
а — с хартиени гънки;
б — с I ьики от гумиран плат
рициново масло, примесено с безцветен нитроцелулозен лак, вър­
хът на втория хармоник рязко е намалял
чшяванията при
тази честота имат допустима стойност
Значително по-добри резултати
ако хартиената
гънка се замени с гънка от микропоресга каучукова смес, от гу­
миран плат или от каучукоподобна пластмаса (с голямо вътреш­
но триене). На фнг. 6.20 са показани честотните характеристики
на един п същи кръгъл високоговорител с номинален размер
0 125 т т заедно с честотните характеристики на вторите хармоиици. Дадените на фиг. 6.20 а честотни характеристики са на ви­
131
сокоговорител с хартиени гънки, а тези на фиг. 6.20 б — на съ­
щия високоговорител с гънки от гумиран плат. Вижда се, че
нелинейните изкривявания на високоговорителя с хартиени гън­
ки са значително по-големи, а при / = 1000 Нг (честотата на ре­
зонанса на гънките) нарастват до недопустима стойност — 6 % .
Високоговорителят с гумени гънки има малки изкривявания в це­
лия честотен обхват. Образуващата на конуса на мембраната е
част от окръжност с радиус 120 т т .
Изкривяванията, дължащи се иа резонансни явления на плос­
ки участъци от мембраната, трябва да се избягнат още при кон­
струирането й. Образуващата иа конуса трябва да бъде с такава
форма, че да не се получават плоски участъци по мембраната.
Намаляването на качествения фактор на резониращите области
от конуса на мембраната чрез импрегнирането им с вещества с
големи вътрешни загуби води до намаляване на нелинейните из­
кривявания. Трябва обаче да се има пред вид, че в този случай
се намалява и чувствителността на високоговорителя.
Изкривяванията могат да се намалят и чрез подходящ избор
на вида на целулозната смес, степента на смилането на съставки­
те й, чрез начина на отливане на ме.мбраната, изпичането й при
подходящи температура и налягане и т. н.
Необходимо е обаче да се има пред вид, че изискванията за
малки нелинейни изкривявания по принцип противоречат на изиск­
ванията за голяма чувствителност. По-дебелата и по-слабо пресуваната мембрана ще внася по-малки нелинейни изкривявания,
но и чувствителността на високоговорителя ще бъде по-малка.
При конструирането на високоговорител за обща употреба обик­
новено се допуска компромисно решение — при допустими нели­
нейни изкривявания да се постигне максимално възможната чув­
ствителност. При конструиране на висококачествени високогово­
рители на първо място се поставят изискванията за минимални
нелинейни изкривявания, а чувствителността — колкото се получи,
като обикновено е сравнително малка.
Нелинейните изкривявания на готов високоговорител могат да
се намалят чрез допълнително импрегниране на конуса или на
гънките на мембраната Импрегнантите трябва да бъдат вещест­
ва с големи вътрешни загуби. За препоръчване е конусът на
мембраната да се импрегнира със синтетичен каучук, разтворен
в бензол. Може да се използува и силиконов каучук или силиконови пасти, разредени в съответен разредител. Гънките могат
да се импрегнират със следния разтвор: рициново масло (32<>/о),
безцветен нитроцелулозен лак (14%) и разредител — кореселин
(54®/*). Добър резултат може да се получи и чрез импрегниране
иа 1'ънките с черна латексова боя.
132
д. Изкривявания, породени от Доплеров ефект
Широколентовите високоговорители възпроизвеждат едновре­
менно ниски и високи честоти. .Ако на един високоговорител се
подадат едновременно два сигнала с честоти Д и /д, като
мембраната му ще трепти като бутало с честота Л и в същото вре­
ме отделни нейни области ще излъчват сигнал с честота /д. При
това в различните моменти излъчването на сигнала с честота/д ще
става от различни положения на мембраната, т. е. непрекъснато
се изменя разстоянието между излъчвателя и слушателя. В ре­
зултат се осъществява честотна модулация на сигнала с честота
/д. Установява се наличието на звукови сигнали с честоти/а ± « / 1
(й е число от естествения ред на числата), които отсъствуват
във входния електрически сигнал и следователно имат характер
на продукт от нелинейни изкривявания. Те се наричат изкраеявания от Доплеров ефект. С увеличаване на мощността на нискочестотния сигнал се увеличава амплитудата и скоростта на
трептене на мембраната, а с това се увеличават и изкривя­
ванията от Доплеров ефект. При възпроизвеждане на сиг­
нал с една и съща мощност от високоговорители с различни раз­
мери високоговорителят с по-малка площ на излъчване ще внесе
по-големи изкривявания от Доплеров ефект от високоговорителя
с по-голяма площ на излъчване.
По честотен спектър съставящите, получени от описания Доп­
леров ефект, съвпадат със съставящите, получени от интермодулацнонните изкривявания на високоговорителя при възпроизвеждане
на сигнали с честоти Д и /д. Двата вида изкривявания обаче не
бива да се смесват. Изкривявания от Доплеров ефект се получа­
ват дори и ако високогорителят представлява идеален линеен
електроакустичен преобразувател.
Единственият начин за избягване на изкривяванията от Доп­
леров ефект е сигналите с честоти Д и Д да се възпроизвеждат
от два различни високоговорителя. Нискочестотният високогово­
рител трябва да възпроизвежда сигнали с честота, не по-висока
от граничната честота, за която той трепти като бутало.
е. Общи бележки
Анализът на нелинейните изкривявания, внасяни от високого­
ворителите, бе извършен за един хар.моничен сигнал, с изключе­
ние на т. 6.3.5. Този подход е обусловен от факта, че засега найшироко разпространен метод за оценка нелинейността на високо133
говорителите е методът на хармоничните изкривявания. Необходимо
е да се има пред вид, че наличието на хармонични изкривявания
свидетелствува за нелинейна връзка между изхода (звуковото на­
лягане) и входа (електрическия сигнал) на внсокогонорителя. Тази
нелинейност обуславя както хармонични, така и интермодулацнонни изкривявания.
6.4. Фактори, които определят насочеността
на високоговорителите
Гео.метрнчиите размери на високоговорителя са еди.чствеиите
фактори, които определят неговата насоченост. .Ако мембраната
на високоговорителя има плоска кръ 1'ла форма, насочеността му
зависи от отношението на диаметъра на мембраната й н дължи­
ната на излъчваната звукова вълна X. Г;ри конусните високого­
ворители характеристиката на насоченост зависи от ъгъла при
върха на конуса и от материала, от който е изработена мемб­
раната.
За ниските честоти размерите на високоговорителя са значително по-малки от дължината на звуковата вълна Л
из­
лъчването е почти ненасочено. С увеличаване на честотата расте
а
отношението
и излъчването на високоговорителя става по-насочено.
С намаляване на ъгъла при върха на конуса на мембраната
насочеността на високоговорителя се увеличава.
При определена конструкция на високоговорителя насоченост­
та му зависи само от честотата на излъчвания сигнал.
За намаляване насочеността на даден високоговорител мем­
браната му трябва да бъде колкото е възможаю по-плоска и с
по-малки размери.
Характеристиката на насоченост на високоговорителите ще
бъдат дадени при разглеждане на онези типове, за конто те имат
съществено значение.
134
6.5. Фактори, които определят качествения фактор
на високоговорителите и продължителността
на преходните им процеси
Качественият фактор ^ на даден високоговорител зависи от
масата т, гъвкавостта с и активните загуби г. При по-малка ма­
са или по-голяма гъвкавост качественият фактор е по-малък.
Масата т се определя от други съображения. Методите за уве­
личаване на гъвкавостта с бяха вече разгледани.
ще бъдат
посочени методите за увеличаване иа активните загуби.
Съпротивлението на активните загуби г представлява сума от
съпротивлението на механичните загуби в трептящата система на
високоговорителя Гтр, съпротивлението на излъчване Гн* и съпро­
тивлението на внесените загуби Гв».
(6.7)
Съпротивлението на излъчване за даден високоговорител тряб­
ва да се приеме за определена величина, върху чиято стойност
не може да се влияе
Съпротивлението на механичните загуби в трептящата система
Гтр се определя от загубите в гънките на мембраната, в трепти тката и в конуса па мембраната. Загубите в трептилката обикнове­
но не са голе.ми, а и не могат да се увеличат значително. Мето­
дите за увеличаване загубите в конуса и гънките на мембраната
бяха разгледани вече.
Съпротивлението на внесените активни загуби Гвн се опреде­
ля с израза (3.33). Като се вземе пред вид, че
к=В1;
Д / ==/?! — вътрешното съпротивление на усилвателя, захран­
ващ високоговорителя:
— активното съпротивление на звуковата бобпна, за
Гвн се получава.
(6.8)
Най-добра представа за внесеното активно съпротивление се
получава от аьалнм на свободиото движение на подвижната си­
стема на високоговорителя. Ако тя се намира в движение и се
прекрати действието на електродинамичната сила (напрежението
иа изхода па усилвателя стане равно на нула), движението на
подвижната система продължава още известно време. Причина
135
за това е запасената енергия в елементите на трептящата система.
Движението ще продължи, докато тя се превърне в топлина.
При движението на звуковата бобина в магннтното поле в нея
се индуктира електродвижещо напрежение е, което е пропорцио­
нално на индукцията В. Това напрежение предизвиква протичане­
то на електрически ток I през затворената верига звукова боби­
н а— изходна усилвателя. Стойността на този ток освен от е. д. с.
е се определя от съпротивлението на кръга;
е
г=
(6.9)
Рр + Р
Посоката на тока е такава, че породената електродинамична
сила е с посока, обратна на посоката на трептене, т. е. тази си­
ла се противопоставя на движението на подвижната система.
Колкото по-голям е токът /, толкова по-голяма ще бъде електро­
динамичната сила и по-бързо ще се прекратят трептенията на
подвижната система. Следователно колкото по-малка е сумата от
съпротивленията
, толкова по-бързо ще затихват свобод­
ните трептения на трептящата система. Но времето на свободни­
те трептения е и време на преходните процеси на високоговори­
теля. За намаляване продължителността на преходните процеси
трябва сумата от съпротивленията /?+/?< да бъде колкото е въз­
можно по-малка. Затова едно от изискванията към усилвателите,
захранващи високоговорители, е да имат много малко съпротив­
ление — по възможност /?,- <=»0.
Колкото по-малко е /?+/?,• , толкова по-голямо е Ген, а оттам
и качественият фактор ще бъде малък.
Електрическата енергия, която се превръща в топлина в зву­
ковата бобина и изходното съпротивление на усилвателя за вре­
ме А се определя с израза
(6-10)
Следователно от енергийна гледна точка колкото по-малко е
/?/ +Д, толкова по-бързо цялата запасена механична енергия в
трептящата система ще се превърне в електрическа, а тя от своя
страна — в топлина.
Често към изхода на даден усилвател се свързват два или
повече високоговорители. При кое свързване (паралелно илн по­
следователно) преходните процеси на високоговорителите ще бъ­
дат по-кратки? По принцип начинът на свързване не оказва влия­
ние върху продължителността на преходните процеси, ако висо­
коговорителите са идентични. Това се доказва по следния начин:
136
Допуска се, че усилвателят има вътрешно съпротивление
равно на нула. Към изхода му са свързани два високоговорителя,
с равни съпротивления, в които при свободно трептене на по­
движната нм систе.ма се индуктират еднакви е. д. с. е. На фиг. 6.21 а
е показана еквивалентната
електрическа схема, съответ­
ствуваща на последователно
синфазно свързване на двата
26
и
високоговорителя при липса
на сигнал от усилвателя. От
схемата се вижда, че през
звуковата бобина на всеки от
високоговорителите ще про­
тича ток 1—- ^ -
Противо-
действуващата механична си­
5;
ла, пропорционална на тока I,
а)
ще бъде еднаква за двата
Фиг. 6.21. Еквивалентни електрически
високоговорителя. На фиг.
схеми на синфазно свързване на висо­
6.21 6 е показана еквивалент­
коговорители
ната електрическа схема, съ­
а — последователно; б — паралелно
ответствуваща на паралелно
синфазно свързване на двата
високоговорителя при липса на сигнал от усилвателя. Токовете през
звуковата бобина на високоговорителите са равни на
, т. е.
равни на тока през бобината при последователно свързване на
високоговорителите. Спедователно и противодействуващите сили
пр!1 двата начина на свързване ще бъдат равни. Преходните им
процеси също ще бъдат еднакю продължителни.
При високоговорители с различни параметри и по-специално с
различни резонансни честоти паралелно свързаните високоговори­
тели ще имат по-кратки преходни процеси. Тази разлика става
по-чувствителна, ако изходното съпротив.ченпе на усилвателя е
различно от нула.
Резонансните честоти на еднотипните високоговорители вина­
ги са различни. Затова при свързване на два или повече високо­
говорители към изхода на даден усилвател е за предпочитане те
да се свържат паралелно. Освен това за предпочитане е резонан­
сните им честоти да се различават поне с около 10 % помеж­
ду си.
От казаното става ясно, че за намаляване на преходните про­
цеси, с което се подобрява качеството на възпроизвеждане, ви­
137
сокоговорителите трябва да имат големи активни механични загу­
би. Един от методите за увеличаване на активните загуби е да
се увеличи коефициентът на електромеханична връзка В1. Това
се постига главно чрез използуване на големи постоянни магнити,
които създават голям магнитен поток в работната въздушна
междина на магнитната система. Не случайно производителите
рекламират стойността на магнитния поток, създаван от магнит­
ната система на високоговорителя. С това те дават възможност
на купувача да прецени продължителността на преходните про­
цеси, .макар и ориентировъчно, или да ги сравни с тези на друг
подобен високоговорител. Явно е, че при равни други условия за
предноч1г.ане е да се купи високоговорител с магнитна система,
която създава по-голям магнитен поток.
6.6. Влияние на меден пръстен върху показателите
на високоговорителя
От фиг. 4.2 се вижда, че входният електрически импеданс на
електродина.мичните високоговорители нараства значително при
високите честоти. При поддържане на постоянно напрежение вър­
ху входните клеми ! а високоговорителя консумираната електри­
ческа мощност ще намалява с увеличаване на честотата. Нивото
на създаваното от високоговорителя звуково налягане също ще
намалява за високите честоти. Това означава намаляване на гор­
ната гранична честота на високоговорителя, т. е. стесняване на
ио.миналния му честотен обхват. За широколентовите и висо­
кочестотните високоговорители горната гранична честота е
основен параметър и намаляпането й е крайно пеже.лателно.
Съществува твърде ефикасен начин за въздействие върху стой­
ността на импеданса на високоговорителите при високите често­
ти. Той се състои в поставяне на една навивка, накъсо свързана,
в непосредствена близост до звуковата бобина на високоговори­
теля. Най-често това представлява меден пръстен (медна капачка),
пресово набит върху централния полюсен накрайник на магнитната
система (фиг. 6.22). Разстоянието между звуковата бобина п мед­
ния пръстен е около 0,1—0,2 т т . Магнитният поток, създаван
от протичащия през звуковата бобина електрически ток, обхваща
и медния пръстен. Следователно звуковата бобина п медният
пръстен, разположен по посочения начин, могат да се разглеж­
дат като трансформатор, чиято единствена вторична намотка е
свързана накъсо. В резултат в първичната намотка (звуковата
бобина) се внасят активни загуби. При това внесеното активно
138
съпротивление се оказва свързано паралелно на индуктивността
на звуковата бобина, както е показано на фиг. 6.23. Известно е,
че еквивалентният импеданс на два паралелно свързани импеданса
е по-малък от по-малкия импеданс. При иискп честоти реактивм?/>
Фиг. 6.22. Меден пръстен, набит вър­
ху централния полюсен накрайник:
1 — ЦПН; 2 — ГПН; 3 — авукова бвбипа;
4 — медеи пръстен; 5 — магньт
Фиг. 6.23. Еквигалентна схема на включ­
ваме па активните загуби ст меден
пръстен към елементите на звуковата
бобина
пото съпротивление на индуктивността има малка стойност н
7?вн. 1и. пр не оказва влияние върху стойността на входния импеданс
иа високоговорителя. При високи честоти реактивното съпротив­
ление на индуктивността нараства значително, но входният импе­
данс на впсокоговорите™ се изменя в по-малка степен. От
фиг. 6.23 се виджа, че максималният входен импеданс
за ви­
соки честоти е
(6.11)
■2вх=
вн. м. пр ■УХв!
Импедансът Е^х ще нараства в по-малка степен, ако при еднак­
ви други условия /?вн.м. гр има по-малка стойност. Затова пръ­
стенът се изработва от меден проводник, който има малко спе­
цифично съпротивление. Дебелината му пе трябва да бъде помалка от 0,2—0,3 ш т.
На фиг. 6.24 е показана честотната характеристика на вхо.т,чпя импеданс на високоговорител с номинален диаметър ;л;'315 гат
без меден пръстен (крива 7) и с меден пръстен (крива 2).
Влиянието на медния пръстен върху показателите на високо­
говорителя се изразява в това, че се разширява честотният му
обхват към високите честоти. На фиг. 6.25 а е показана честот­
ната характеристика на високоговорител с високочестотен конус
139
Фиг. 6.24. Входен импеданс на високоговорител
1 — бе :1 л’сден пръстср; 2 — с меден пръстен
Фиг. 6.25. Честотни характеристики иа еднотипни високого­
ворители
а — без меден пръстен; б — с меден пръстен
140
с номинален диаметър^ 0315 т т без меден пръстен, а ка
фиг. 6.25 6 е показана честотната характеристика на високогово­
рител от същия тип, ио с меден пръстен. От тези характеристи­
ки се вижда, че очакваните резултати се получават — горната
гранична честота на високоговорителя без меден пръстен е 15 кНг,
а на този с меден пръстен — 20 кНг.
Необходимо е да се има пред вид и влиянието на медния
пръстен върху усилвателя, към който е свързан високоговори­
телят. За високи честоти високоговорителят консумира от усил­
вателя по-голям ток. Последният трябва да може да отдава този
ток. В същото време импедансът на високоговорителя и при ви­
соки честоти има по-слабо изразен реактивен характер, което е
по-благоприятно за усилвателя.
Тъй като медният пръстен има голямо магнитно съпротивле­
ние, работният магнитен поток и магнитната индукция в работната
въздушна междина се намаляват. В резултат на това чувствител­
ността на високоговорителя също намалява с 0,5— 1 6В.
При субективно прослушване се установява, че високоговори­
телят с меден пръстен звучи по-добре, по-чисто.
Глава
седма
ВИДОВЕ ЕЛЕКТРОДИНАМИЧНИ ВИСОКОГОВОРИТЕЛИ
7.1. Класификация
В зависимост от това, дали високоговорителите са предназ­
начени да възпроизвеждат самостоятелно целия звуков спектър,
който съществува като електрически сигнал на изхода на даде­
но радиотехническо устройство, или само ограничена част от не­
го, те се класифицират, както следва:
а. Широколентови високоговорители — предназначени
да
възпроизвеждат самостоятелно целия честотен спектър.
б. Нискочестотни високоговорители — предназначени да въз­
произвеждат само един ограничен спектър от ниски честоти от
звуковия спектър.
в. Средночестотни високоговорители — предназначени да въз­
произвеждат само един ограничен спектър от средни честоти от
звуковия спектър.
141
г.
Високочестотни високоговорители — предназначени да въз­
произвеждат само един ограничен спектър от високи честоти от
звуковия спектър.
7.2. Присъединителни параметри
Номиналният импеданс, номиналните и монтажните размери са
присъединителни параметри за висоговорителите.
а. Номинален импеданс
Голямото разнообразие от номинални импеданси на високого­
ворителите, което практически може да бъде неограничено, се
оказа съществена пречка за тяхната взаимозаменяемост. Свобо­
дата в избора на номинален импеданс означава даден високогово­
рител да може да работи оптимално само с определен усилва­
тел или за всеки тип усилвател да се разработи специален висо­
коговорител.
Възприемането па една единствена стойност за номинален им­
педанс ка всички високоговорители също би постави.по много
проблеш! пред производителите на усилватели.
По препоръка на МЕК почти всички производители възприе­
ха една поредица от стойности за номинални импеданси на електродикамичните високоговорители. С рекомендация на СИВ
РС1640—73 се препоръчва възприемането на тази поредица от
страните — членки на СИВ. Съгласно посочената препоръка
БДС 4947—75 допуска произвеждането на високоговорители с
номинални стойности, дадени в табл. 7.1.
Т а б л и ц а 7.1
Ке по ред
Номинале н
импеданс, й
142
1
2
2
3
4
5
6
7
4
8
15
25
50
100
8
9
400
800
б. Номинални н монтажни размери
Свободата за произволен избор на размерите на високоговорителпте колкото и да е желана от конструкторите, е труднопреодолнма пречка за тяхната взаимозаменяемост. Замяната в оп­
ределено радиотехническо устройство на високоговорител с един
размер с високоговорител с друг размер е свързана с изработванего на нови инструменти и коригирането на някои от съще­
ствуващите.
Въз основа на препоръките на МЕК и СПВ в нашата страна
са стандартизирани номиналните и монтажните размери иа електродннамичните високоговорители. Размерите иа кръглите висо­
коговорители са дадени в табл. 7.2, където означенията са съ­
гласно фиг. 7.1.
Таблица
7.2
1
1
Монтажни размери
к
о
с
Й:
Номинален диа­
метър О, т т
разстояние б, гпт
(фнг. 7.1 а)
диаметър в ; тт
(фиг. 7.1 б)
Минимален дна* ^
метър на отвора !
ф, тгп
'
1
!
1
25+7
(20+ 0,5)
—
(3,2)
2
31,517
(25± 0.5)
—
(3.2)
3
4о17
(31,5+ 0,5)
—
(3,2)
4
50±7
4 0 + 0 ,5
—
3.2
1
5
63+7
5 0 + 0 ,5
—
4.3
!
6
8017
6 3 + 0 ,5
—
4,3
7
кю17
8 0 + 0 ,5
—
5.0
8
12517
1С0+0.5
114+0.5
5.0
9
160+7
125+03
148+ 0,5
5,0
10
200±7
160+1
184+0,5
5.5
11
250+7
200+1
233+1
5,5
12
3151?
250+1
295+1
6,5
;
^
1
1
Размерите на овалните високоговорители са дадени в табл. 7.3,
където означенията са съгласно фиг. 7.1 в.
Таблица
7.3
Номинални размери, ш т
1
20—1
2
25— 1
3 1 .5 - 2
4 0 -2
5 0 -2
6 3 -2
3
4
5
6
7
8
9
10
И
12
811—2
1 0 0 -2
125 - 3
1 6 0 -3
200—5
2 5 0 -5
3 1 .5 - 2
4 0 -2
50 - 2
63—2
80—2
1 0 0 -2
1 2 5 -3
160—3
2 0 0 -5
2 5 0 -5
315—5
400—5
Монтажни размери, гат
(16+ 0,5)
(20+ 0.5)
(2 5 + 0 .5 )
3 1 ,5 + 0 ,5
4 0 + 0 ,5
5 0 + 0 .5
6 3 + 0 ,5
8 0 + 0 ,5
100+ 0,5
125+1
160+1
200+1
(25+ 0,5)
(3 1 ,5 + 0 ,5 )
(4 0 + 0 ,5 )
5 0 + 0 ,5
6 3 + 0 ,5
80- ;0,5
1 0 0 + 0 ,5
1 2 5 + 0 ,5
1 6 0 _ 0,5
200+1
250+1
315+1
(3.2)
(3.2)
(3.2)
3.2
4.3
4.3
5.0
5.0
5.0
5.5
5.5
6.5
■фиг. 7.1. Форми на високоговорителите
а — кръгла форма с изнесени точки на закрепване; б — кръгла форма с вътрешяи
точкн на закрепване; в — овална форма
Заградените в скоби числа и в двете таблици означават, че
тези високоговорители могат да бъдат без отвори за закрепване —
те се закрепват чрез притискане или посредством допълнителни
скоби.
144
7.3. Типово означение на българските високоговорители
Съгласно БДС 4947—75 типовото означение на високоговори­
телите се изгражда от букви и цифри, които имат следното зна­
чение:
а . Първа буква В (високоговорител).
б. Втора буква К (кръгъл) или О (овален).
в. Трета буква Н (нискочестотен), С (средночестотен) или В
(високочестотен). За широколентовите високоговорители трета
буква не се поставя.
г. Две цифри, показващи поредния номер на високоговорителя
съгласно табл. 7.2 или табл. 7.3.
д. Трета цифра, показваща поредния номер на номиналния
импеданс на високоговорителя съгласно табл. 7.1.
е. Четвърта цифра, показваща поредния номер на разработка­
та на високоговорителя. По-точно тази цифра се поставя за раз­
личаване на високоговорителите, които имат еднакви конструкции
и присъединителни размери, но се различават по някой друг приз­
нак, например по магнитната система.
Н а п р и м е р овален широколентов високоговорител с номи­
нални размери 100x160 шш (№ 8 от табл. 7.3), номинален им­
педанс 8 О (№ 3 от табл. 7.1), първа разработка ще носи типо­
во означение ВО 0831.
Типовото означение на куполните високоговорители е:
— две букви В К (високоговорител куполен);
— трета буква С (средночестотен) или В (високочестотен);
— две цифри, показващи диаметъра на звуковата бобина, т т ;
— трета цифра, показваща поредния номер на номиналния им­
педанс на високоговорителя съгласно табл. 7.1;
— четвърта цифра, показваща поредния номер на разработката.
Н а п р и м е р ВКВ3721 означава високоговорител куполен ви­
сокочестотен с диаметър на звуковата бобина 37 т т , номинален
импеданс 4 й, първа разработка (първи вариант).
7.4. Еквивалентна електрическа заместителна схема
на трептящата система на електродинамичните
високоговорители
Тя се съставя само за областта на ниските честоти, при кои­
то трептящата система може да се разглежда като система със
съсредоточени параметри. Високоговорителят е електромеханичен
преобразувател и за него е в сила заместващата схема, дадена
10 Високоговорители и озвучителни тела
1
на фиг. 3.10. Необходимо е да се утсчнят значенията на елемен­
тите иа схемата съгласно зависимостта (3.31), като се има пред
вид, че се разглежда само областта на ниските честоти. Значе­
нията са следните:
Е
— електрическото напрежение на
изхода на усилвателя, захран­
ващ високоговорителя, което
е постоянно за разглеждания
честотен обхват;
Ер =» /?,— изходното съпротивление на
усилвателя;
Е = НЛ-}чр
/?
— входният електрически импе­
данс на високоговорителя при
застопорена звукова бобина;
кхвВ1
— коефициентът на електроме­
ханична връзка;
В1
Е = -=—— Е
— електродинамичната сила;
П/ + и
В * I*
2'*н«=«/’вн==-Б—г~
5Кр и- к
ггд = Гтр с + /што,р с + ст—
/ “ ‘-тр с
г/р= Г/у+ 7 0) тод,
Г/р
— внесеното активно механично
съпротивление;
механичният импеданс на трептящата система на високого­
ворителя, като Гтрс. «трс и
Стрс са съпротивлението на
активните й загуби, масата и
гъвкавостта й;
— съпротивлението (реакцията)
на околната среда върху
трептящата система на висо­
коговорителя;
— съпротиатението на излъчва­
не на високоговорителя; за
бутален излъчвател в област­
та на ниските и средните
честоти съгласно [4] Г/р =
ЯСо
То/Р
146
— масата на въздуха, който
трепти заедно с трептящата
система на високоговорителя;
нарича се присъединена маса
и
за
бутален
излъчвател
3
—
статичната
плътност на въз­
Рв
духа;
— скоростта на разпространение
Со
на звука във въздуха;
З и д
— площта на излъчване и ней­
ният диаметър;
(1)= 2тг/
— възпроизвежданата честота.
Еквивалентната електрическа заместителна схема на трептяща
та система на високоговорител е дадена на фиг. 7.2 а.
Ако се обединят елементите с еднакъвхарактер,се получава
схемата от фиг. 7.2 б. Означенията на схемата са
то = ТОтрс+/«/?;
(7.1)
г=Гвн + Л р с + О р ;
(7-2)
с= С тр
с-
(7.3)
Фиг. 7.2. Еквивалентна електрическа заместителна схема на трептя­
щата система на високоговорител
о — п ълнз; б — след сбединяване на еднородните елементи
Въз основа на фиг. 7.2 б резонансната честота
и качестве­
ният фактор ^ на високоговорителя се определят с изразите
/о =
___ 1^
,---- - >
2я]/ тс
1
1 иг
Г Г -
(7.4)
(7.5)
147
7.5. Широколентови високоговорители
В зависимост от приложението си широколентовите високого­
ворители се подразделят на:
— широколентови високоговорители за обща употреба — площ­
та на проекцията на конуса на мембраната е равна или по-голя­
ма от 80 сга^
— широколентови високоговорители за вграждане в портатив­
ни радиоустройства — площта на проекцията на конуса на мем­
браната е не по-голяма от 80 ст®.
Това разделяне не е само условно, а се явява като отраже­
ние на различията в конструктивното оформяне и електроакустич­
ните показатели.
а. Широколентови високоговорители за обща употреба
Високоговорителите от този клас се използуват в настолни
радиоприемници, телевизионни приемници, магнетофони, грамофо­
ни и пр. Те намират приложение и за вграждане в евтини озвучителии тела.
Високоговорителите за обща употреба трябва да имат:
— висока чувствителност;
— широк ефективен честотен обхват на възпроизвеждане;
— ниска цена;
— технологично (високопроизводително) производство;
— малка неравномерност па честотната характеристика и
малки нелинейни изкривявания.
Високоговорителите за обща употреба се конструират на ба­
зата на компромиса между изискването за висока чувствителност
и изискването за малка неравномерност иа честотната характери­
стика, малки нелинейни изкривявания и кратки преходни процеси.
Този компромис е решен в полза на чувствителността, като оста­
налите параметри са в рамките на допустимите норми за нормал­
но (не висококачествено) възпроизвеждане.
Широколентовите високоговорители се конструират на базата
на компромиса между изискванията за добро възпроизвеждане на
ниските и високите честоти. Стремежът е балансирано да се уве­
личава долната /д и да се намалява горната Д гранична честота,
така че да не се подчертават нито ниските, нито високите често­
ти. На практика обаче се облагодетелствува възпроизвеждането
на високите честоти. Балансираното изменение на ниски и високи
честоти означава в еднаква степен, изразена в октави, да се из­
148
менят /д и / г . Изразено' в цифри, ако Д е 40 Нг (една октава
по-високо от 20 Нг), би следвало Д да бъде до 10 кНг (една
октава по-ниско от 20 кНг). На практика обаче широколентовите
високоговорители възпроизвеждат ефективно сигнали до 15—
Б)
Фиг. 7.3. Напречен разрез на високоговорители
а — кръгъл широколентов: б — овален
18 кНг, а в някои случаи и до 20 кНг независимо от това, че
долната им гранична честота е 80— 100 Нг, а дори и 200 Нг.
На фиг. 7.3 а е даден напречен разрез на кръгъл високогово­
рител с номинален диаметър 20 с т с оксидна магнитна система
тип ВК201Б4-01. Той е подходящ за вграждане в озвучителни
тела за оркестри, озвучителни тела за домашно озвучаване и пр.
149
Фиг. 7.3
8 — с високочестотен конус; г — за вграждане в портативни радиоустройства
На фиг. 7.4 а е показан общият вид на същия високоговорител,
а на фиг. 7.5 а — неговата честотна характеристика. Вижда се, че
ефективният честотен обхват на високоговорителя е от 80 Нг до
13000 Нг при неравномерност 12 бВ. Характеристичната му чув­
ствителност е 0,7 Ра XV“ ®'®.
На фиг. 7.3 б е даден напречен разрез на овален високогово­
рител с номинални размери Ю О хШ О тт, тип В00821, чиято маг­
нитна система е с централен лят магнит „Алнико“. Намаленото
му магнитно разсейване го прави подходящ за вграждане в теле­
визионни приемници — използува се в телевизионен приемник
„София-21“. Може да намери приложение за звукови колони и др.
На фиг. 7.4 б е показан общият вид на високоговорителя, а на
фиг. 7.5 е — неговата честотна характеристика. Ефективният му
150
Фиг. 7.4. Общ вид на високоговорители
а — кръгъл широколентов: 6 — овален; е — с високочестотен конус; г — аа вграждан* в пор
тативни радиоустройства
честотен обхват, отчетен от фиг. 7.5 е, е от 80 Нг до 17000 Н2
при неравномерност на честотната характеристика 12 бВ.
<
Високоговорител с допълнителен високочестотен конус е по­
казан на фиг. 7.3 в и 7.4 е, а честотната му характеристика — на
фиг. 7.5 в. Високочестотният конус е поставен към високоговори­
теля тип ВК201Б4-01, чиято честотна характеристика е дадена
на фиг. 7.5 а. От сравняването на фиг. 7.5 а и 7.5 е се вижда, че
високочестотният конус разширява честотната характеристика с
по-малко от една октава, за сметка на което предизвиква значи­
телен брой върхове и падини в нея и намалява чувствителността
па високоговорителя.
151
е
I
&
§■
Й1”
•VIа 5
§1
IО IX
I
?,л
й
Ь
I
X®
&
I
5
1-1
и &
» 1
П
I
"" ?
а
5
•&
152
б. Ш ироколентови високоговори тели з а в гр а ж д а н е
в п ортати вни р ад и о у с тр о й с тв а
Някои производители ги наричат миниатюрни високоговорители..
Вграждат се в портативни радиоприемници, магнетофони, ра­
диокасетофони и пр.
Основните изисквания, на които трябва да отговарят тези ви­
сокоговорители, са:
— малка маса;
— висока чувствителност.
Електроенергията, получавана от батерии, е твърде скъпа. Ви­
соката чувствителност на високоговорителя е предпоставка за
създаване на определено ниво на звуковото налягане при консу­
миране на по-малко електрическа мощност, което означава удъл­
жаване срока за работа на батериите.
Малката маса е желана от всеки, който притежава портативно радиоустройство.
На фиг. 7.3 г е показан напречен разрез на високоговорител с
номинален диаметър 80 пил, тип ВК0632, на фиг. 7.4 г е даден
общият му вид, а на фиг. 7.5 г — честотната му характеристика..
7.6. Нискочестотни високоговорители
Висококачественото възпроизвеждане на говор и музика при­
доби широка популярност под наименованието И —р 1 (на ан­
глийски ЬщЬ ЕбеИ1у означава висока вярност). Постоянната преч­
ка по пътя към създаването на Н1—Р1 апаратури е възпроизвеж­
дането на ниските честоти. Усилвателната техника осигури усил­
ването на сигнали с честоти дори под 20 Нг. Електроакустичните
преобразуватели обаче не могат да преобразуват ефективно сиг­
налите с ниска честота. Именно те създават пречките за реали­
зиране на апаратура от Н1—Р1 клас, която да възпроизвежда
пълния спектър на всякаква звукова картина.
Един от начините за разширяване честотния обхват на въз­
произвеждане е да се конструират специални високоговорители,,
които да възпроизвеждат ефективно само определен честотен
спектър на звуковата картина. Целият честотен спектър се раз­
деля на две или три части, които се възпроизвеждат съответно
от нискочестотен и високочестотен високоговорител или от ниско­
честотен, средночестотен и високочестотен високоговорител.
Нискочестотните високоговорители трябва да възпроизвеждат
сигнали с честота до 2000—4000 Нг. В случай че работят съв­
153.
местно II сл,с средночестотен високоговорител, достатъчно е да
възпроизнсждст сигнали с честота до 500—800 Иг. Следователно
те са освободени от изискването да възпроизвеждат ефективно
високите честоти, а в някои случаи — и средните честоти. Към
тях се повиптават изискванията за ефективно възпроизвеждане на
ниските честоти.
Р’азделянето на честотния спектър се реализира предимно в
апаратура от И1—Р1 клас. Този факт определя и останалите из­
исквания, на които трябва да отговарят нискочес готните високого­
ворители — малки нелинейни изкривявания, малка неравномерност
на честотната характеристика, кратки преходни процеси, пенасочено излз.чначе. Характеристичната чувствителност, т. е. ефектив­
ността на преобразуване на високоговорителя и неговата маса
тук са второстепенни показатели. Необходимото звуково налягане
се създава чрез преобразуването на по-голяма електрическа мощ­
ност. Затова нискочестотните високоговорители се характеризи­
рат с голяма паспортна или номинална мощност. Големите мощ­
ности са про.циктувани и от изискването за неизкривено възпроиз­
веждане на звукови картини с голям динамичен обхват.
Излъчената от един високоговорител акустична мощност Рак за
ниските честоти се определя със зависимостта
Рак = ЛУ^л®Х®,
(7.6)
•където
к е коефициент на пропорционалност;
X — ефективната площ на излъчване на високоговорителя;
X — амплитудата на трептене на звуковата бобина;
/ — честотата на сигнала.
[ Гзразът (7.6) насочва към определяне конструкцията на ниско­
честотните високоговорители. От него се вижда, че за да бъде
голяма излъчената а 1сустична мощност при малка стойност на /,
необходимо е произведението х З да бъде голямо.
Конструкцията на високоговорителя трябва да позволява голяма
амплитуда на подвижната му система, без да възникват нелнней!1Н изкривявания. Гъвкавостта на окачване трябва да остава по•стоянна при значителни отклонения от равновесното положение.
Гова се реализира, като трептилката се конструира с голям диа­
метър, а гънките имат сравнително широка площ. Опасността от
излъчване от гънките се избягва, като се изработват от каучу­
кова смес или от гумиран плат. Най-добър резултат се получава
при използуването на микропореста каучукова смес за изработка
на гънките. Звуковата бобина трябва да бъде значително по-внсока от височината на работната въздушна междина, с което се
154
избягват нелинейните изкривявания при големите амплитуди. Про­
водникът на звуковата бобина е със сравнително голям диаметър,
за да издържа големите електрически натоварвания и да не
се разрушава при консумирането на голяма електрическа мощ­
ност.
Площта на мембраната трябва да бъде голяма, но това е свър­
зано с размера на високоговорителя, а чрез него и с размера на
озвучителното тяло. Всеки желае да притежава озвучителни тела,
които да възпроизвеждат ефективно сигнали с честота 20 Нг, но
никой не желае да постави в дома си озвучителни тела с обем
1 т® (ЮОС) литра). ЕЗсе пак трябва да се има пред внд, че с уве­
личаване площта на излъчване на високоговорителя се намалява
амплитудата на трептящата му система при дадена честота за
създаване на едно и също звуково налягане. И обратно, ако се
намали размерът на високоговорителя, трябва да се създаде въз­
можност за увеличаване амплитудата на трептящата му система,
за да възпроизвежда той със същата ефективност сигнал с даде­
на ниска честота. Затова при нискочестотните високоговорители
с по-малки размери отношението между височината на звуковата
бобина и височината на работната въздушна междина трябва да
бъде по-голямо, отколкото при високоговорители с по-големи
размери при условие, че трябва да възпроизвеждат еднакво нис­
ките честоти. За увеличаване на здравината звуковите бобини се
навиват върху основа от алуминиево фолио. Изолационният лак
на проводника и лепилото, с което проводникът е залепен към
звуковата бобина, трябва да издържат високи температури —
130—150°С. Обикновено готовите звукови бобини се импрегнират
допълнително в епоксидна смола.
За намаляване продължителността иа преходните процеси до­
принасят загубите в гумената гънка, но при нискочестотните ви­
сокоговорители се разчита главно на голямата стойност на работ­
ния магнитен поток. Той е необходим и за получаване на една
приемлива чувствителност. Масата на подвижната система на
нискочестотните високоговорители е голяма и ако работният маг­
нитен поток не е достатъчно голям, чувствителността им ще бъ­
де нищожно малка. Обикновено стонностт.а на работния магнитен
поток е над 500 цШЬ (50000 .Мх), като достш а до 2000 цШЬ
(200000 Мх). Това определя голямата маса на магнитните снстемн
и на високоговорителите.
Високоговорителите от Н1 — Р1 клас работят при домашни
условия, на закрито и издържат въздействието на климатични
фактори, съответствуващн на нормален климат. Магнитната и.м
система обикновено е с пръстеновиден оксиден магппт.
155
ЛХембраната на нискочестотните високоговорители представля­
ва не много висок конус с голям ъгъл при върха на конуса.
Изработва се предимно от хартия. Произвеждат се и мембрани
от стиропор, към който се залепва тънко алуминиево фолио.
•1’иг. 7.6. Високоговорител п.п ВВК201Б4
а ~ общ вид; 6 — ч;сго тн а х г р 1 ктерист 1 ко
Целта е да се получи здрав и лек конус със значителни вътреш“
ни загуби.
На фиг. 7.6 а е показан общият вид на нискочестотен високо­
говорител с номинален диаметър 0 208 тга, тип ВВК201Б4. По
конструкция той е идентичен с тип ВК201Б4-01. Разликата е само
в това, че тип ВВК201Б4 е с гънка от гумиран плат и звуковата
бобина е с по-дебел проводник (0,23 т т ) и по-голяма височина
(16 т т ) . Височината на работната въздушна междина е 4 т т ,
така че при амплитуда до 6 т т звуковата бобина обхваща из­
цяло работния магнитен поток. За сметка на малка чувствител­
ност (около 0,6 Р аШ “ ®'®) е постигнато добро възпроизвеждане
на ниските честоти — до 30 Нх, и малки нелинейни изкривявания.
На фиг. 7,6 6 е показана честотната характеристика на високо­
говорителя, измерена прн мощност 1 XV на разстояние 1 т от ра­
ботния център. Дадени са и честотните характеристики на
втората и третата хармонични съставящи, като нивото на втория
хармоник е повишено с 30 бВ, а на третия — с 20 68. Ако вто­
рият хармоник пресича основната характеристика, това означава,
че г/,,д=3,1б%; ако е на 10 6В по-ниско от нея — й?/^а=1о/о. Ако
третият хармоник пресича основната характеристика
= 10 °/о;
ако е с 10 6В по-ниско от нея — 6/,з=3,16% , а ако е с 20 6В пониско— 6/,з= 1% , и т. н. Съгласно изискванията за високоговори­
тели от И! — р 1 клас коефициентът на хармониците им се измер­
ва при звуково налягане 96 ЙВ на 1 т , усреднено в обхвата
156
250—4000 Нг. Етектрнческата мощност, която е необходима за
създаване на това звуково налягане, се нарича работна мощност.
За високоговорител ВВК201А4 тя е 4 XV.
7.7. Средночестотни високоговорители
Обикновено средночестотните високоговорители трябва да въз­
произвеждат сигналите от честотния обхват 500—5000 Нг. Ако
се има пред вид единствено това изискване, почти всеки високо­
говорител за обща употреба може да го удовлетвори. Но това
не е достатъчно. Неравномерността на честотната характеристика
на средночестотните високоговорители не трябва да надвишава
± 4 ЙВ спрямо средното й ниво. йзисванията за нелинейни изкри­
вявания и преходни процеси са също високи. Това налага кон­
струирането и производството на специални средночестотни ви­
сокоговорители.
Произвеждат се три основни разновидности средночестотни
високоговорители — конусни, куполни и рупорни.
Основните съображения при конструирането на средночестот­
ни високоговорители са;
а. В целия честотен обхват е желателно подвижната система
да трепти като бутало. Оттук следва, че диаметърът на високо­
говорителя не трябва да надвишава 100— 130 т т . С това ще се
удовлетворят и изискванията за насоченост.
б. Амплитудите на трептене не са много големи (около 1 т т ) .
Звуковата бобина трябва да бъде с 1—2 т т по-висока от ра­
ботната въздушна междина.
в. Електрическата мощност, която се подава на високоговорие не повече от 3 0 % от тази, която се подава на нискочестоГйия високоговорител. Диаметърът на проводника за звуко­
вата бобуща може да бъде по-малък.
г. Излъчваната акустична мощност е постояина в честотния
обхват и зависи от квадрата на коефициента иа електромеханична връзка В1 и отношението
. Следователно те трябва да
бъдат по възможност по-големи.
д. За получаване на кратки преходни процеси също е необ­
ходима голяма стойност ка В1. Магнитните системи за средно­
честотните високоговорители трябва да осигуряват работен магни­
тен поток, по-голям от 500 (хХ^г) (50000 Мх).
е. Активните загуби в мембраната трябва да бъдат големи.
Обикновено мембраните се импрегнират допълнително.
157
>;{. Високоговорителят трябва да бъде предпазен от въздейст­
вието на звуковото налягане, създавано вътре в озвучителното тяло
от нискочестотння високоговорител.
По конструкция конусните средночестотни високоговорители
не се различават от нискочестотните или от високоговорителите
за обща 5чютреба. Нискочестотни високоговорите.пи с размери до
130 т т се използуват и за средночестотни. Някои фирми („Тс81а“)
използуват за средночестотен дори нискочестотен високоговори­
тел с диаметър 200 т т . Използуват се и високоговорители за
обща употреба със силно импрегнирани гънки и конус на мем­
браната. За предпазване от звуковото налягане, което нискочестотниял високоговорител създава в обема на озвучителното тяло,
конусните средночестотни високоговорите.лн се монтират в соб­
ствен затворен обем. За високоговорител с диаметър 130 т т то­
зи обем трябва да бъде 3—4 йт®, а с диаметър 100 т т — около
2 йт®. В противен случай въздухът се подлага на голяма ком­
пресия и гъвкавостта на акустичната трептяща система на висо­
коговорителя нщ бъде много малка.
В КРГЗ се произвежда само един тип конусен средночестотен
високоговорител — ВВК131А8 (А15). Той е конструиран иа базата
на ВК1311А4, като шасито ну е изцяло затворено. Обемът меж­
ду мембраната и шасито е запълнен със звукопоглъщащ мате­
риал, с което се цели процесът на свиване на затворения въздух
от аднйбаличен да се превърне в изотермичен. В резултат на то­
ва гъвкавостта се уве­
личава 1,4 пъти, което
I
I 1,03
е равносилно на увелича­
ване обема също 1,4 пъти.
Основните елс1Строакустични показатели на ви­
80
сокоговорител ВВК131А8
са; паспортна мощност —
78
20 XV; номинален честотен
обхват — 500—5000 Нг; не­
равномерност на честот­
0,г
0,5
I
5
10
ната характеристика— не
повече
от 8 ЙВ; характе­
Фиг. 7.7. Честотни характеристики на висористична чувствителност —
коговорите.п тип ВВК131А8
не по-малка от 0,6 Ра XV“ ®-®;
Т „ — ниво ня вторня хармоник; Т
— ново на
л2
До
коефициент иа хармони­
гретия хармоник
ците, измерен при ниво
на звуковото налягане 96 йВ* на 1 т в обхвата от 250 до
1000 Нг — не повече от 3®/о, в обхвата 1000—2000 Нг
158
да намалява от 3 към 1 % , в обхвата над 2000 Нг — не повече
ог 1% ; звуковото“налягане на ±15° от оста да не се различава
с повече от ± 4 (1В от това по оста за номиналния честотен об­
хват; номинален импеданс — 8 ( 1 5 ) 0 . Практически неравномер­
ността на честотната ха­
рактеристика на този висо­
коговорител не надвишава
4 йВ, а нелинейните му
изкривявания са под 1 %
за почти целия обхват. Че­
стотната характеристика на
високоговорителя и честот­
-5
ните характеристики на
втория и третия му хармо­
ник, измерени при работ­ Фиг. 7.8. Куполен средночестотен високого­
ната мощност, са дадени ворител
на фнг. 7.7.
1 _ мембрана комплект със звукова бобина; 2 —
звукопоглъщ ащ материал; 3 — магнитна систем а; 4 —
Куполните високогово­ предпазна
реш етка; 5 — изводи
рители притежават изве­
стни предимства пред ко­
нусните. Площта на мембраната ;'им е по-малка и те са
е
по-слабо насочени. Отношението— 'има почти същата стойност,
т
както при конусните, в резултат на което излъчваната акустична
мощност не се намалява при запазване стойността на В1. Все
пак някои специалисти предпочитат конусните високоговорители,
затова, че те издържат по-големи натоварвания.
Конструкцията ка куполен средночестотен високоговорител е
показана на фиг. 7.8. Обикновено се използуват оксидни мапштии систе.мн.
Фиг. 7.9. Честотна характеристика на куполен
средночестотен високоговорител тип ВКС5231
159
Нашата промишленост гфоизвежда един тип средночестотен
куполен високоговорител— ВКС5231 (високоговорител куполен
■средночестотен с диаметър на звуковата бобина 52 т т , 8 й,
първи вариант). Основните му електроакустични показатели са
паспортна мощност— 20 XV; номинален честотен обхват — 500—
5000 Нг; характеристична чувствителност — 0,63 РаXV~®^®: нерав­
номерност— не повече от 8 йВ. Останалите му показатели съв­
падат с тези на конусния високоговорител. Конструкцията на
ВКС5231 е подобна на показаната на фиг. 7.8 с тази разлика,
че магнитната му система е с пръстеновиден .магнит „Алнико“.
Честотната му характеристика е дадена на фиг. 7.9.
Рупорни средночестотни високоговорители в нашата страна
не се произвеждат.
7.8. Високочестотни високоговорители
Високочестотните високоговорители се произвеждат в три ос­
новни варианта — конусен, куполен и рупорен. Те трябва да въз­
произвеждат честотния обхват от 2—5 кНг до 15—20 кНг.
Трябва да отговарят на следните основни изисквания;
а. Висока горна гранична честота.
б. Равномерна честотна характеристика.
в. Малки нелинейни изкривявания.
г. Широка пространствена характеристика на излъчване.
Конусните високочестотни високогоЕорителн по конструкция
са подобни на високоговорителите за обща употреба, като обик­
новено шасито им е затворено (без отвори). Те имат горна грапична честота 17— 18 кНг, рядко до 20 кНг. Нелинейните им
изкривявания трудно отговарят на изискванията за Н1 — Р1 клас.
Излъчването им става насочено още при 10— 12 кНг, Посочено
бе, че прн високи честоти мембраната на конусните високогово­
рители не трепти като бутало, а трептят отделни нейни части.
Поради това в честотната характеристика на високоговорителя
има върхове и падини, тя не е гладка дори и ако неравномер­
ността и не е голяма. Посочените недостатъци са причина ко­
нусните високочестотни високоговорители да не се използуват за
озвучителни тела от 111—Р1 клас.
Куполните високочестотни високоговорители имат редица пре­
димства;
а.
Поради малките размери на купола високоговорителят из­
лъчва насочено едва при твърде високи честоти — над 16000 Нг
160
б. Куполът трепти като бутало в почти целия честотен об­
хват.
в. Локални резонансни явления на отделни области на купо­
ла пе се проявяват в номиналния честотен обхват. Ако същест­
вуват, тези резонанси биха се появили едва при мкого високи
честоти извън номиналния честотен обхват.
г. Отношението— може да се направи достатъчно голямо,
така че чувствителността да не бъде по-малка от тази ка конус­
ните високоговорители.
д. Малката маса на трептящата снстема позволява да се кон­
струира високоговорител с висока горна гранична честота — над
20 кНг.
е. Преходните процеси са кратки пак поради малката маса.
ж. Нелинейните изкривявания са малки.
з. Честотната им характеристика може да се получи достатъч!Ю гладка.
Поради тези предимства куполните високочестотни високого­
ворители са намерили много широко разпространение. Типовата
им конструкция е показана на фиг. 7.10.
Мембраната на куполните високочестотни високоговорители
се изработва от различни материали: хартия, пластмаса, импрег­
ниран плат, метално фолио и пр. Горната гранична честота при
палена маса на трептящата система е пропорционална иа твър­
достта на мембраната. Широко приложение за изработка на куполната мембрана са намерили пластмасите. Обикновено се из­
ползува листов материал, който се загрява и вакуумира, за да
приеме желаната форма. Някои специалисти смятат, че пластма­
сата старее и след време се променят показателите на високого­
ворителя, поради което предпочитат хартиените мембрани. При
това пластмасата не може да се импрегнира допълнително. Въз­
можно е само повърхностното й намазване с штастификатн. Японска­
та фирма „ЛашаЬа“ изработва ползюферичната мембрана на високо­
честотния куполен високоговорител тип N5 1000 М с диаметър
30 ш т от берилий с дебелина 30 р т. Твърдостта на тази мем­
брана е 2,5 пъти по-голяма от твърдостта на мембрана, изработр;;а ст титан и 6 пъти по-голяма от твърдостта па алуминиева
■юмбрана. Търсенето ка нови материали продължава. Предлагат
ее и пластмаси с големи вътрешни загуби.
Звуковата бобина ка куполните Бисокочестотпи влсокоговоригеля трябва да бъде лека и по възможност с малък брой навив­
ки. При по-лека звукова бобина масата па подвижната система
П!,е бъде по-малка, горната гранична честота по-висока и чувстТ Високоговс.рптелп
и о зв учи телн и т е л а
161
§
а8
I
&
I
а я
5 I
§ 2
I'
О
8о№С м
ае
В5
II
о 8
о
и сО
5са н
X Ф
0ч> •«
е
о г
^• т3
О
сх.
Г>^ о
I
162
в 1делността по-голяма. При по-малък брой навивки бобината при­
тежава по-малка самоиндуктивиост и импедансът на високогово­
рителя слабо нараства с увеличаване на честотата. При поддър­
жане на постоянно напрежение на входа на високоговорителя
консумираната електрическа мощност при високи честоти ще бъ­
де по-голяма, отколкото в случая на значително увеличаване на
импеданса при високите честоти. С това също се увеличава гор­
ната гранична честота на високоговорителя.
С цел намаляване масата на звуковата бобина някои специа­
листи [4] предлагат да се използува алуминиев проводник. Ре­
дица фирми произвеждат високочестотни куполни високогово­
рители със звукова бобина от алуминиев проводник. Почти
същите резултати обаче могат да се постигнат, като се използува
тънък меден проводник и звуковата бобина има малко навивки,
т. е. малка маса.
Горната гранична честота на високочестотните високоговори­
тели, в това число и на куполните, може да се повиши и чрез
постазчне на меден пръстен върху централния полюсен накрай­
ник на магнитната система. Посочено бе, че медният пръстен
оказва влияние върху честотната характеристика на импеданса
на високоговорителя — намалява стойността на импеданса при
високи честоти. При малък брой на навивките на звуковата бо­
бина може да се получи почти същата честотна характеристика
на импеданса, каквато се получава с меден пръстен. Следовател­
но малкият брой навивки подобрява ефективността на преобразу­
ване на високите честоти и поради влиянието, което оказва вър­
ху честотната характеристика на входния импеданс на високого­
ворителя.
Магнитните снстемн на куполните високочестотни високогово­
рители обикновено са с пръстеновиден магнит от феритен ма­
териал. Системите с магнит „Алнико“ (пръстеновиден или цен­
трален) затварят значителен обем под подвижната система, който
заедно с работния въздушен обем образува един резонатор на
Хелмхолц. Последният оказва неблагоприятно влияние върху хо­
да ка честотната характеристика на високоговорителя — за област­
та на резонансната си честота предизвиква падина в нея. При
оксидмите магнитни системи този резонанс е изместен към повисотгите честоти.
Отношението между височината на звуковата бобина и висо­
чината на работната въздушна междина сс избира както по-голя­
мо от единица, така и по-малко от единица.
Нашата промишленост произвежда два типа куполни високо­
честотни високоговорители. Гппът ВКВ2531 е с оксидна магнит163
на система и диаметър на звуковата бобина 25 т т . Номиналният
му импеданс е 8 й (произвежда се и вариант 4 Й — тин Г.КВ2521).
Типът ВКВ3731 е с магнитна система с магнит Алнико“, диаме­
тър на звуковата бобина 37 т т и номинален импеданс 8 й.
Конструкцията иа ВКВ2531 е близка до радепата па фиг. 7.10.
Основните МУ показатели
са паспортма мощио :т —
20 XV; номинален чгстотен
'СОу
обхват — 2—20 кНг: не­
равномерност па честот­
ната характеристика — не
повече от 12 йЗ (п обхва­
та 2—3 кНг — не повече
от + 4 йВ); характеристич­
на ч-вствитслност —не помалка от 0,4 РаХУ“ ®’®(фак­
тически около 0,6 РаХ?2“ ®'®);
коефициент ка хармони­
Фиг. 7.11. Честотна хар.актеристика на висо­
ците — не по-голям от 1 %
коговорител ВКВ2531 и честотни характери­
(измерен при ниво на сред­
стики на хармониците му
ното звуково налягане
— ниво на
вторня хармоник; Т
по
90 ЙВ); намаляване на из­
трети я хармоник
лъчването на +15° от ос­
т а — не повече о.^' 4 йВ.
Честотната характеристика на ВКВ2531 е дадена на фиг. 7.11.
Тук са показани и честотните характеристики на втората и
третата хар.монична състав.чща. На фиг. 7.12 а са дадени две че­
стотни характеристики — по оста: крива 1 и на 15° от не.ч — кри­
ва 2. Вижда се, че високоговорителят е почти ненасочен иа +15°
от оста. От дадената на фиг. 7.12 6 честотна характеристика
на импеданса на високоговорителя се вижда, че нмпендаксът на­
раства незначително с увеличаване на честотата. Това е постиг­
нато, като звуковата бобина е конструирана с височина 3 т т ,
докато височината на работната въздушна междина е 5 тгп. Ре­
зонансната честотана високоговорителя е около 1000 Иг. Звуко­
вата бобина остава изцяло в работната въздушна .междина дори'
и за иай-киската честота на номиналния честотен обхват, тъй
като амплитудата на трептене не надвишава 1 тю .
Мембраната на ВКВ2531 се изработва от лпсгов пластмасов
материал (макрофол) чрез вакуумпране.
За отбелязване е, че ефективният честотен сбхват на купол­
ните високочестотни високоговорители, включително и на ВКВ2531,
е твърде по-шнрок от номиналния-— долната гранична честота е
164
твърде по-нпска (500—800 Нг) от долната граница на номинал­
ния честотен обхват (2000 Нг). Използуването обаче на високо­
говорителя н обхвата под 2000 Нг е недопустимо поради нараст­
ване на амплитудите на трептене особено около резонансната
честота (1000 Нг).
Фнг. 7.Г2. т!е:тотни характеристики на високогоБорител ВКВ2531
о — на звукСЕОто налягане по оста 1 и нз 15*' от нея 2\ 6 — на входния им­
педанс
Лентовите високочестотни високоговорители имат някои'без­
спорни нреднмсгва иред куполните и конусните. Те са почти без-
30
70
50.-----с1
Фиг. 7.13. Високоговорител
ВЛД40 — общ вид
тип
а
/620
Фиг. 7.14. Честотна характеристика на
високоговорител тип ВЛД40
ннертни (масата на трептящата им система е много малка) и имат
много кратки преходни процеси. Наред с това обаче те са чувствите.нт към претоварвания и към удари.
165
у нас се произвежда единти и лентов високочес тотен високого­
ворител— ВЛД40 (модернизация на В/1Д12, произвеждан доскоро).
Общият му вид е показан на фиг. 7.13, а честотната му характе­
ристика— на фиг. 7.14.
Глава
осма
ОСНОВНИ ПАРАМЕТРИ НА ОЗВУЧИТЕЛНИТЕ ТЕЛА
8.1. Акустично оформяне на високоговорителите
а. В исокоговорител б е з ак у с ти ч н о оф о р м яне
Трептящата система на високоговорителя предизвиква противопосочнн изменения на състоянието на въздуха от двете си стра­
ни— сгъстяването иа въздуха от едната страна винаги е съгфоводено с разреждането му от другата страна.
Възникват 1чредна и задна звукова вълна, които са дефазирани помежду си на 180° (половин дължина на звуковата вълна).
Звуковото налягане в дадена точка от нростраистното ще бъде
сума от звуковите налягания, създавани от предната и задната
звукова вълна. На фиг. 8.1 е показан схематично един високого­
ворител без акустично оформяне. Звуковото налягане рл в т. Д
от работната му ос ще бъде
Р
а
(8 1 )
където
Р р е звуковото налягане, създавано от предната звукова
вълна в т. Л;
Фа — звуковото налягане, създавано в т. Д от задната
звукова вълна.
Ако се допусне, че рД>Рч, Р а ще зависи главно от фазовата
разлика
между рр и р^, която се определя от разликата в
пътищата Гр и /д иа двете звукови иълни, изразена в дължина па
разпространяваната звукова вълна. При това Гд— Гр е постояина
величина, ио за различните честоти тя е различна част от дъл­
жината на звуъовата вълна
При много ниските честоти разликата Гд— Гр е незначителна
част от дължината па вълната. Допълнително дефазиране между
166
р и /72
получава; те остават дефазирани иа 180°. Звуково­
то налягане Р а е мннимално.
Условията, при които звуковото налягане в дадена точка е
мннимално (в частния случай нула) поради създаване в тазп точ­
Р
ка на протнвофазнн налягания от предната и задната звукова въл­
на нч високоговорителя, се наричат условия на акустично късо
съединение. Прн тези условия високоговорителят почти не съз­
дава звуково налягане в пространството, а неговата подвижна
система само премества въздушна маса от предната към задната
си страна и обратно. С увеличаване на честотата дължината на
звуковата вълна намалява и разликата — Гр става съизмерима с
нея. При определена честота /к 1 тя става равна на половин дъл­
жина на вълната и фазовата разлика между рр и р^ става равна
на 0° (или на 360°). Звуковото налягане рл достига максимална
стойност. Така с увеличаване на честотата от 0 до /«1 звуковото
налягане в т. Д нараства от 0 до някаква максимална стойност
При увеличаване на честотата над
между рр и р^ се появява
фазова разлика, която расте от 0 до 180°. Звуковото налягане
Р а се намалява отново до някакъв минимум, който се получава
прн честота Д ъ Разликата к^—Гр за честотата /к 2 е равна на цяла
дължина на вълната. Падина в честотната характеристика на
високоговорителя ще се получава за всяка честота, за която
г^—Гр=гСК.
(8 .2)
Увеличаване на звуковото налягане в т. Д ще се получава за
честотите, за които разликата Гз— Гр е равна на нечетен брой
полувълни:
(8.3)
167
На фиг. 8.2 е показана принципната честотна характеристика
на високоговорител без акустичен екран (крива а).
Фирмата „Филипс“ снема честотните характеристики на висо­
коговорителите без акустичен екран. На фиг. 8.2 (крива б) е по-
Фиг. 8.2. Честотни характеристики на високоговорител
без акустично оформяне
а — приндипна; б — на високогозорител тнп АОБОбО/М
казана честотната характеристика на високоговорител А05060/М
с номинален диаметър 121 пнн, снета при тези условия.
б. А кусти чен е к р а н
За избягване на акустичното късо съединение в областта па
ниските честоти високоговорителите се монтират към някаква
акустична преграда, която разделя предното и задното звуково
поле II се нарича акустичен екран. Ако преградата е безкрайно
голяма, не съществува никакво влияние между тези две полета.
В този случай се говори за предно и задно полупространство.
Практически високоговорителите се монтират към акустичен
скрап с крайни размери, например кутията на радиоприемник или
телевизпонен приемник. Звуковото налягане в т. А се създава
също от предната и задната звукова вълна. Ако високоговорите­
лят е разположен в средата на кутия с цилиндрична форма
(фиг. 8.3 й), условията за акустично късо съединение при ниски­
те честоти се запазват, но разликата в разстоянията гд— Гр е поголяма, т. е. акустично късо съединение се осъществява само за
най-ниските честоти. Съществува обаче честотата Дг, за която
звуковото налягане рА ще бъде мииимално. За всяка честота.
168
удовлетворяваща (8.2), ще се получава минимум в звуковото
налягане. Високоговорител с акустично оформяне съгласно
фпг. 8.3 а ще възпроизвежда твърде неестествено звуковата кар­
тина поради наличието на поредица от падини в честотната му
характеристика.
Фиг. 0,3. Високогсгояггел, монтиран в кутия
а — симетрично; б — несиметрично
Ма '/ИГ. 8.36 е показан високоговорител, монтиран несимет­
рично в кутия с паралелепипедна форма. Пътищата, които изми­
нава заяиата звукова вълна, заобикаляйки кутията в различни
точки, са различни. Сумарното звуково налягане, което се създава
от задната звукова вълна в т. А, ще се изменя по големина и фаза с
измепенне на честотата, но то не може да стане равно по голе­
мина н противоположно по фаза на звуковото налягане, създава­
но от предната звукова вълна, т. е. не съществуват условия за
акустично късо съединение. При най-ииските честоти разликата
в пътищата Гд, Гз и т. н. е много по-малка от дължината на зву­
ковата вълна п съществуват условия за акустично късо съедипенпе. Ио с увеличаване на честотата звуковото налягане нараства
плавно като в честотната характеристика не съществуват стръмни
падини. По-точно казано, може да се намери такова разположение
на висо.чоговорителя, при което в честотната му характеристика
169>
д а няма стръмни падини. Тона е една от задачите, които трябва
да решава конструкторът на радиоприемника (или друго радио­
техническо устройство) при проектирането му.
Въз основа на препоръките на МЕК и СИВ в нашата страна
« стандартизиран (БДС 3861—73) акустичен екран, с който да се
измерват високоговорителите (фиг. 8.4 — размерите са в тш). Този екран е приет от почти всички производители на високогово­
рители. Условия за акустично късо съединение на високоговори­
тел, монтиран на стандартния екран от фнг. 8.4, съществуват за
сигналите с честота, по-ииска от 100 Нг.
Съгласно последните препоръки на МЕК и стандарта на СИВ
за озвучителни тела и високоговорители от категория Н1—Р1 и з­
мерването на високоговорители и озвучителни тела трябва да се
провежда в условията на свободно полупространство. Това се
реализира, като високоговорителят (озвучителното тяло) се по­
стави в земята, така че неговата излъчваща повърхност да бъде
наравно с пов-ьрхността на земята (фиг. 8.5). Затвореният зад
високоговорителя обем трябва да бъде не по-малко от 1 ш® и
МО възможност да бъде облицован (или частнчно запълнен) със
170
звукопоглъщаща материя^ за да не се изменя значително резо­
нансната честота на високоговорителя. За озвучителното тяло не
е необходим доуг обем освен собствения му. Желателно е зем­
ната повърхност да бъде гладка и слабо звукопоглъщаща. Око.чният шум трябва да бъде сведен до минимум. Този метод засега
не е стандартизиран в НРБ.
Резултатите от измер­
ванията със стандартен
акустичен екран за висо­
сдп.
коговорителите трябва да
бъдат коригирани за сиг­
нали с честота под 100 Нг.
2 / / / ' / / / / / / / / / /■2*
Корекцията се определя за
всеки тип високоговорител
на б а з а т а на измервания в 4>нг. 8.5. Условия на свободно звуково полусвободн о полупространство.
пространство
в. З атв о р ен обем
Прието е долната гранична честота /д на системите от кате­
гория Н1—Р 1 да не бъде по-висока от 50 Нг. Стремежът е да
се реализират системи с /д = 3 0 —40 Нг, а по възможност и
20 Нг. Ако се използува акустичен екран, който осигурява въз­
произвеждането иа тези ниски честоти без акустично късо съе­
динение, неговите размери трябва да бъдат по-големи от разме­
рите на жнлищната стая. Това са явно неприемливи условия.
Най-ефикасното средство за избягване на акустичното късо
съединение е високоговорителят да се монтира към определен
затворен обем, при което звуковото налягане в пространството
ще се създава само от предната звукова вълна. Високоговорител
с такова акустично оформяне се нарича озвучително тяло със
затворен обем. Обикновено се използува кутия със стени от дър­
вен материал — шперплат или плоскости от дървени частици.
Основното изискване към кутията е нейните стени да не се разтрептяват под влияние на звуковото налягане в обема й.
Всеки затворен обем въздух, който се разтрептява през опре­
делен отвор, може да се разглежда за ниските честоти (докато
размерите са по-малки от дължината на вълната) като съсредо­
точен акустичен елемент — гъвкавост. Стойността на акустичната
гъвкавост с>а се определя с израза
^ « = + -.
171
където
V е затвореният обем;
ф — константа, която се определя от отношението на
специфичните топлини на газа при постоянно наля­
гане и постоянен обем; за въздуха ф=1,4;
— статичното налягане; за въздуха от атмосферата на
морско равнище + =10® Ра.
Механичната гъвкавост с^, се определя от зависимостта
=
V
Ф/А
(8.5)
В слг чая
3„ е площта на отвора, през който се възбужда звуко­
вото налягане в затворения обем.
8.2. Еквивалентна електрическа заместителна схема
на трептящата система ка озвучително тяло
със затворен обем
Трептящата система на озвучителното тяло включва трептя­
щата система на високоговорителя и затворения зад него обем.
На фиг. 7.2 е дадена електрическата заместителна схема на електродпиа:.шчен високоговорител, монтиран на безкраен акустичен
екран. Люнтирането на високоговорителя към затворен обем про­
меня някои от неговите параметри. Измененията са следните:
а.
Затвореният зад високоговорителя обем въздух за ниските
честоти представлява съсредоточен акустичен елемент— гъвка­
вост. (Масата на присъединения въздух от задната страна на ви­
сокоговорителя се свежда на нула. Следователно общата маса на
присъединения въздух към трептящата система на високоговори­
теля, монтиран към затворен обем, е два пъти по-малка от тази
на високоговорител, монтиран към безкраен акустичен екран. В
резултат на това се намалява общата маса т на трептящата си­
стема ка високоговорителя, монтиран към затворения обем. Тя се
определя с израза
т =т~
Шц .
(8 .6 )
б.
Високоговорителят излъчва акустична енергия само в пред­
ното полупространство. Следователно активното му съпротивле­
ние на излъчване ще бъде ,чва пъти по-малко от това на висо172
коговорнтел, монтиран иа безкраен акустичен екран. Необходимо
е да се поясни, че създаваното от високоговорителя звуково по­
ле в предното полупространство няма да се намали, тъй като то
се определя само от излъчването на акустична енергия в него, а
тя не се променя. Активните загуби г' иа високоговоритс.т.ч, мон­
тиран към затворен обем, се определят с израза
г= г—
(8.7)
Гя-
Гъвкавостта на окачване на трептящата система на високогово­
рителя остава непроменена.
Сгьстяването (свиването) и разреждането 1;а въздушния обем
зад високоговорителя се осъществява със същата С1.‘орост на
трептег.е, с която трепти подвижната система на висо:;огивсрителя. Изменението на състоянието на затворения обем въздух
поражда една сила на реакцията, която се сумира със силгпе па
реакцията на елементите на трептящата система на високогово­
рителя. Сумата от всички сили на реакцията се уравнозссява от
електродинамичната сила, възникваща при функционирането на
високоговорителя. Въз основа на казаното в трета глава — зави­
симостта (3.31), следва, че механичният импеданс на затворения
обем е свързан във възел с механичните импеданси на еле?!снтите на трептящата система (вж. фиг. 3.9). Следователно в елек­
трическата еквивалентна заместителна схема на елсктроме.таннчния
преобразувател (вж. фиг. 3.10) гъвкавостта на затворения обем
т’
Б)
С)
Фяг. 8.6. Еквивалентна електрическ.-. заместителна схема на озвучително тя,ю
със затворен обем
а — принцгтна; б — след обединяване гхвкавостите
ще се окаже последователно свързана с останалите еле:\!спти на
трептящата система.
На фиг. 8.6 а е показана еквивалентната електрическа замеие
173
стителна схема на озвучително тяло със затворен обем, получе­
на въз основа на схемите от фнг. 3.10 и 7.2 6.
Еквивалентната гъвкавост с,. на озвучителното тяло (фнг. 8.6 а)
се определя с израза
С
=
(8.8)
-
1+
с
Вижда се, че
е по-малка от с.
На фнг. 8.6 б с и Ср, са заместени с с^.
8.3. Озвучително тяло с фазоинвертор (басрефлекс)
Принципната конструкция (в разрез) на озвучително тяло с
фазоинвертор (басрефлекс) е дадена иа фиг. 8.7. Това е озвучител110 тяло със затворен обем. Към него е направен допълнителен
отвор, свързващ затворения обем с пространството, в което висо­
коговорителят създава звуковото поле. Обикновено отворът пред­
ставлява една тръба 3 със сечение 5ф и дължина /ф. Предназна­
чението на басрефлекса е да подобри излъчването на озвучнтелното тяло в областта на ниските честоти.
Мембраната на високогово­
рителя при движението си на­
вътре към затворения обем пред­
извиква сгъстяване на въздуха;
налягането в обема се увелича­
ва. На входа на фазоинвертора
действува определена сила, по­
родена от налягането в обема.
Тп привежда в движение въз­
душната маса на фазоинверто­
ра. От изхода на фазоинвертора
в околното пространство се
предизвиква сгъстяване на въз­
Фнг. 8.7. Озвучително тяло с басреф­
духа, т. е. възбужда се звукова
лекс — прннцнпиа конструкция
вълна. В следващия момент мем­
1 — високоговорител; 2 — кутия; 3 — т р ъ ­
ба за басрефлекс
браната на високогорителя се
придвижва напред и също пред­
извиква сгъстяване на въздуха пред себе сн, т. е. също възбуж­
да звукова вълна. Ако двете звукови вълни, създадени от мем­
браната на високоговорителя и от изходния отвор на фазоинвер174
тора, са във фаза, звуковото налягане р в пространството пред,
озвучителното тяло ще се увеличи; то ще бъде равно на алгеб­
ричната сума от двете звукови налягания:
р=Ръ
+/7ф,
(8.9>
където
Рв е звуковото налягане, създавано от високоговорителя;,
рф — звуковото налягане, създавано от фазоинвертора..
По такъв начин фазоинверторът използува енергията на зад­
ната звукова вълна за излъчване на звукова енергия в простран­
ството на предната звукова вълна.
Двете звукови вълни могат да бъдат във фаза само ако фа­
зоинверторът създава звуковата вълна със закъснение от по.товин период. Във всички останали случаи двете звукови вълни са
дефазирани помежду си и общото звуково налягане ще бъде помалко от сумата на Рв и рф. Разбира се, и в този случай звуковото
налягане р може да бъде по-голямо от звуковото налягане рв
създавано само от високоговорителя. Това се осъществява, ако
дефазнрането между рвН рф е по-малко от 120° или ако рф ^^рв.
Звуковото налягане рф се създава чрез масата на въздуха, кой­
то се намира във фазоинвертора, и възниква със закъснение в.
пространството пред озвучителното тяло. Когато това закъснение
е малко в сравнение с периода на възпроизвеждания сигнал, рф е
почти в противофаза на рв и ако двете налягания са приблизи­
телно равни, резултатното налягане е по-малко от рв , т. е. ефек­
тът е отрицателен.
За дадена честота, определена от гъвкавостта на обема
и
масата на фазоинвертора Тофа, трептящата система се намира &
състояние на резонанс. Тази честота се нарича резонансна че­
стота на фазоинвертора / о ф . Тя се определя със зависимостта
/о ф =
( 8 .1 0 )
•»а ^” фа
Обикновено резонансната честота на фазоинвертора е равна
пли малко по-ниска от резонансната честота на внсокогонорителя.
На фпг. 8.8 е показано как се получава общото звуково на­
лягане в резултат на излъчването на високоговорителя н фазо­
инвертора за различни честоти. Фиг. 8.8 а отразява състоянието
за сигнал с честота /, малко по-висока от резонансната честота
на фазоинвертора / о ф . Звуковото поле, създавано от високогово­
рителя Р в, е по-голямо от това, създавано от фазоинвертора
рф, но все пак общото звуково налягане р л е по-голямо от р в .
175
Фиг. 8 . 8 6 отразява състоянието за / = / о ф . В случая Рф~>рв и об­
щото звуково налягане рл е значително по-голямо от + . Фиг. 8.8 в
отразява състоянието за / < / о ф . В този случай Рф/^Рв_, като две­
те налягания са почти протпвофазни и общото звуково налягане
Ра < Р
в
■
Примерните честотни характе­
ристики за ниски честоти на оптпмално проектирано озвучително
тяло със затворен обем (крива 1 )
II с фазоинвертор (крива 2 ) са да­
дени иа (|)иг. 8.9.
Направените разглеждания се
основават на предположението, че
параметрите иа озвучителното тяло
не се променят след реализиране
на допълнителния отвор, предста­
вляващ фазоинверторът. Това озна­
чава, че резонансната честота и
качественият фактор на високого­
ворителя, монтиран към затворе­
ния обем, не се променят след
поставянето на фазоинвертора. В
същност това не е вярно. Трептя­
щата система на озвучителното
Ш . Рл
тяло се променя. В неговата ек­
вивалентна електрическа с.хема, датена на фиг. 8.6 а, паралелно на
Рф
■
гъвкавостта
на обема с... сс свърз­
I)
ват масата Тофа и активното съ­
противление Гфа на фазоинвертора.
8
Това състояние е отразено на фиг.
8.6 а с пунктир. При новото аку­
стично натоварване висикоговсриФиг. 8.8. Еквивалентно звуково
налягане, създавано от високого­
телят ще има друга резонансна
ворителя и фазоинвертора
честота Д т ф , която е различна от
а — за честота, по-висока от резонанс­
/ст; качественият фактор
съ­
ната честота /
па (оязоинвертора;
оф
що ще бтще различен от
• ! кзза честота / = / ; б — за честота
оф
меиенията на резонансната често­
/ , по-ниска от /
оф
та II качествения фактор зтвпсят
тштрде сложно ст параметрите на
системата и тук няма да се разглеждат. Необходи.\ю е оба-'е л,а се
посочи, че обикновено са спазеьи съоткошенирта
/о т ф ^ /о т
176
и
^ т ф ^ ^ т
(8.11)
Следователно подобряване на излъчването на ниските честоти
от озвучително тяло с фазоинвертор се получава н поради подоброто излъчване на тези честоти от самия високоговорител
дължащо се на намалената му резонансна честота. Качеството на
възпроизвеждане се
подобрява от нама­
ляването на качестве­
ния фактор.
Конструкторите на
озвучителни тела с
фазоинвертори тряб­
ва да имат пред вид,
че скоростта на треп­
тене
на
въздуха
във фазоинвертора не
трябва да достига го­
леми стойности пора­
ди опасност от завихряне на въздушния
поток, прн което се
Фиг. 8.9, Честотни характеристики в областта н;
влошава качеството
ниските честоти за озвучително тяло
1 — със затворен обем; 2 — с фазоинвертор: 5 — с пасив
на възпроизвеждане.
на мембрана
Масата на фазоинвер­
тора Тофа не трябва
да бъде много голяма, защото гфеходните процеси ще станат
твърде продължителни.
8.4. Озвучително тяло с пасивна мембрана
Този вид озвучителни тела по същество са една разновидност
иа озвучителните тела с фазоинвертор. Принципната конструкция
е показана на фиг. 8.10. На мястото на фазоинвертора е поста­
вена една трептяща система (мембрана) с параметри: маса —
гъвкавост ^— Спа, и активно съпротивление — Гпа. Еквивалентната
електрическа заместителна схема на озвучително тяло с пасивна
мембрана се получава от тази на озвучително тяло със затворен
обем (вж. фиг. 8.6 й), като паралелно на Ср,^ се поставят елемен­
тите на пасивната мембрана. Това е означено на фиг. 8.6 а с пунк­
тир (в случая /Лфа и Сфа са изключени).
Действието на пасивната мембрана е аналогично на действие­
то на фазоинвертора—-тя създава звукова вълна в пространство­
то пред озвучителното тяло, която е дефазирана за ниските че12 Високоговорители и озвучителни тела
177
стотп спрямо задната звукова вълна и е почти във фаза с пред­
ната звукова вълна, като черпи енергия от задната звукова вълна.
Съпротивлението на излъчване на пасивната мембрана по прин­
цип е по-малко от съпротивлението на излъчване на фазоинвер­
тора. Затова се налага площта
на пасивната мембрана 5 п да бъде
значително по-голяма от площта
Щг, Сй, 1а
на сечението на фазоинвертора
.
Обикновено б^ф =■(0,2—0,3)5, а
5п
(5 е площта на излъчване
на високоговорителя).
Предимството на озвучително
тяло с пасивна мембрана се съ­
стои в това, че за резонансната
честота на пасивната мембрана
Фиг. 8.10."^Озвучително тяло с
пасивен излъчвател — принцип
на конструкция
1 — високоговорител; 2 — кутия; 4 —
/о п =
1
(8.12)
пасивен излъчвател
твърде лесно може да се получи желаната стойност. Това се по­
стига чрез увеличаване масата на пасивната мембрана, най-често
като се залепи към нея някаква допълнителна маса. Изменението на
масата на фазоинвертора /Яфа се осъществява чрез промяна дъл­
жината или сечението на тръбата, което не винаги може да се
реализира в желаната степен. Може би по-важно е предимство­
то, че с пасивната мембрана се отстранява опасността от завихрянето и свързаните с него изкривявания.
Ефективността на пасивната мембрана за подобряване излъч­
ването на ниските честоти е по-малка от ефективността на фазо­
инвертора. На фнг. 8.9 (крива 3) е показана принципната честот­
на характеристика в областта на ниските честоти на озвучително
тяло с пасивен излъчвател.
Пасивната мембрана също оказва влияние върху резонанс­
ната честотата и качествения фактор на високоговорителя. Пора­
ди крайната стойност на гъвкавостта с„а това влияние е по-слабо
изразено.
От казаното стана ясно, че фазоинверторът и пасивната мем­
брана функционират на един и същи принцип и ако са правилно
конструирани, допринасят за подобряване излъчването на ниските
честоти. Във връзка с това озвучителното тяло с пасивна мемб­
рана трябва да се нарича озвучително тяло с фазоинвертор с па­
сивен излъчвател.
178
8.5. Класификация на озвучителните тела
Според броя на обхватите, на които е разделен възпроизвеж­
дания звуков спектър, озвучителните тела се класифицират, както
следва;
а. Еднолентови озвучнтелни тела — целият звуков спектър се
възпроизвежда само от един високоговорител или от група пара­
лелно работещи високоговорители.
б. Двулентови озвучителни тела — съставени са от два висо­
коговорителя, всеки от които възпроизвежда определена част от
звуковия спектър. Могат да се използуват и групи от паралелно
работещи еднотипни високоговорители.
в. Трилентови озвучителни тела — съставени са от три висо­
коговорителя или от три паралелно работещи групи от еднотипни
високоговорители, всеки от които възпроизвежда определена част
от звуковия спектър.
По аналогия се получава класификацията за четирнлентови,
петлентови и т. нар. озвучителни тела.
Според обема на озвучил елните тела те могат да се класифи­
цират на малки, средни и големи, но границите ще се изменят с
времето, тъй като озвучителните тела непрекъснато намаляват
своя обем. Считаните доскоро озвучителни тела със среден обем
вече изглеждат с голям обем.
В зависимост от електроакустичните показатели озвучителните
тела се класифицират на;
а. Озвучителни тела от Н1 — р 1 клас.
б. Озвучителни тела за- обща улротреба.
8.6. Геометрични определения
Определенията, дадени при високоговорителите, по принцип
са в сила и за озвучителните тела. Тук се налага да се даде из­
вестно пояснение за работния център. Лко не е посочен в доку­
ментацията на озвучителното тяло, той се определя по следния
начин:
— за озвучителни тела, изградени от еднотипни високоговори­
тели, работният център съвпада с геометричния център на симет­
рия на работните центрове на високоговорителите;
— за озвучителни тела, изградени от разнотипни високогово­
рители, работният център съвпада с геометричния център на си­
метрия на работните центрове само на високочестотните високо­
говорители.
179
8.7. Основни електрически и електроакустични
параметри на озвучителните тела
Основните параметри на едно озвучително тяло представляват
параметрите на монтирания в тялото високоговорител. Веднага
трябва да се поясни, че те се различават от параметрите на висо­
коговорителя, измерени
на стандартен акустичен
екран. Промяната се
дължи на влиянието на
акустичното оформяне.
Използуването на по­
вече от един високого­
ворител в дадено озву­
чително тяло по прин­
цип не променя същ­
ността на явленията.
Особеностите ще бъдат
пояснявани за всеки
конкретен случай. Необ­
ходимо е тук да се пояс­
нят някои общи поло­
жения като:
а. Резонансна че­
стота на озвучително
Фиг. 8.11. Спектрално разпределение иа мощ­
ността на шумов сигнал за изпитване на пастяло. Това е резонан­
портиа мощност
сната честота на мон­
тирания в озвучител­
ното тяло нискочесто­
тен високоговорител. По­
=0,25.Ю-Ъ
нятието има смисъл прп
озвучителните тела само
ако използуваните ви­
сокоговорители са ед­
нотипни или ако резо­
нансната честота на един
—Г- Со
или
няколко еднотипни
й.
ц
високоговорителя е зна­
чително по-ниска от ре­
зонансната честота на
останалите. Това усло­
вие е изпълнено прп
Фиг. 8.12. Филтър с честотна характеристика,
която съответствува на кривата от фиг. 8.11
озвучителните тела, фун180
кциониращи на многолентов принцип. При тях нискочестотните
високоговорители имат значително по-ниска резонансна честота от
тази на средночестотните и високочестотните.
б.
Паспортна мощност. Определя се в резултат на изпитва­
не на озвучителното тяло при въздействие на шумов сигнал, чия­
то спектрална плътност има разпределението, дадено на фиг. 8 .1 1 .
Такова разпределение се получава на изхода на филтъра от
фиг. 8.12, ако на входа му се подава розов шум. Ефективната стой­
ност на напрежението, измерено на изхода на филтъра, се изпол­
зува при определяне електрическата мощност, консумирана от
озвучителното тяло. От фиг. 8.11 се вижда, че мощността, която
се подава на средночестотните и високочестотните високоговори­
тели, е значително по-малка от паспортната мощност на озвучи­
телното тяло. Например за озвучително тяло с паспортна мощ­
ност 40 ’\\^ мощността, която се подава на високочестотния ви­
сокоговорител (при разделителна честота 2500 Нг), е около 2 44.
Крайно грешно е мнението, че ако на озвучителното тяло е обя­
вена паспортна мощност 40 Ш, може да му се подава синусои­
дален сигнал с произволна честота от номиналния му честотен
обхват и със стойност, съответствуваща на мощност 40 XV. Ако
озвучителното тяло се изпитва при тези условия, почти е сигурно, че високочестотните му високоговорители ще бъдат повре­
дени.
Кривата, дадена на фиг. 8.11, се препоръчва от МЕК и СИВ.
В последно време някои специалисти смятат, че тази крива тряб­
ва да бъде изменена. Съвременната джазова музика съдържа
високочестотни съставящи, чиято енергия е не по-малка от енер­
гията на нискочестотните сигнали. В резултат на това твърде
често високочестотните високоговорители в озвучителните тела
дефектират. Всички производители на озвучителни тела изпитват
изделията си с шумов сигнал със спектрално разпределение съ­
гласно фиг. 8.11. В последно .време обаче, като отчитат измене­
нията на енергийното разпределение на съвременните музикални
картини, те вземат мерки високочестотните високоворители да из­
държат на по-големи електрически натоварвания.
8.8. Основни параметри на озвучителните тела
от Н1 — Р1 клас
Изискванията за озвучителни тела от Н1 — Р1 клас са твър­
де различни в отделните страни. Доскоро единственият документ,
който определяше тези изисквания, беше националният стандарт
181
на ФРГ 01И 45500. Той бе приет неофициално като междунаро­
ден стандарт за Н1 — Р 1 изделия. През 1977 г. СИВ утвърди
стандарт за Н1 — Р1 озвучителни тела. Изискванията в двата до­
кумента са твърде близки. Те са следните:
!ш г т { .т
Фиг. 8.13. Допусково поле за честотните
телни тела на М — Р1 клас
характеристики на озвучи­
— Честотният обхват да бъде с долна гранична честота, не
по-висока от 50 Нг, и горна гранична честота, не по-ниска от
12500 Нг (съгласно 01И 45500 е 16 000 Нг). Долната н горна­
та гранични честоти се определят като честоти, за които звуко­
вото налягане е с 8 йВ по-ниско от средното звуково налягане за
обхвата 100—4000 Нг.
— Неравномерността на честотната характеристика да бъде не
по-голяма от допусковото поле, показано на фиг. 8.13 (с пунктир
са дадени изискванията по 01Й 45500). Нивото 0 йВ трябва да
съвпада с нивото на средното звуково налягане за обхвата
100—4000 Нг.
— Нивото на средното за октава звуково налягане в обхвата
250—8000 Нг не трябва да се различава за отделните образци
от даден тип озвучително тяло с повече от 3 йВ.
— Честотните характеристики, определени по работната ос и
на ±15° от нея в хоризонталната и вертикалната равнина на оз­
вучителното тяло, при наслагване една върху друга не трябва да
се различават с повече от 4 йВ за нито една честота в обхвата
250—8000 Нг. Ако е определено еднозначно положението на оз­
вучителното тяло при експлоатацията му, достататъчно е то да
удовлетворява изискването само в хоризонталната равнина.
Честотната характеристика се определя задължително чрез
шумов сигнал (розов шум) с широчина - Б
октавата. Препо­
182
ръчва се измерването да се извършва в условията на свободно
полупространство.
— Озвучителното тяло трябва да може да създава в обхвата
100—4000 Нх средно звуково налягане на 1 т от работния
център по работната ос с ниво 96 йЗ. Това налягане се нарича
номинално звуково налягане. Консумираната при това електриче­
ска мощност не трябва да бъде по-голяма от паспортната мощ­
ност на озвучителното тяло. Тя се нарича работна мощност.
— Коефициентът на хармонични изкривявания трябва да бъде:
в обхвата 250—1000 Нг<3®/о;
в обхвата 1000— 2000 Нг да не превишава стойностите, опре­
делени от правата линия, получена от свързването на точките,
съответствуващн на 3®/о при 1000 Нг и на 1% при 2000 Нг;
в обхваца 2000— 8000 Н г ^ 1°/о.
Измерването на коефициента на хармонични изкривявания се
извършва при подаване на озвучителното тяло на следната елек­
трическа мощност:
в обхвата 250—1000 Нг — на цялата работна мощност;
в обхвата 1000—2000 Нг — на 0,5 от работната мощност;
в обхвата 2000—8000 Н г— на 0,25 от работната мощност.
Всички върхове в честотната характеристика на коефициента
ла хармонични изкривявания с широчина до * от октавата се пре­
небрегват. Допуска се пренебрегването и на три върха с широ­
чина -4о- от октавата.
—- Препоръчва се номиналният импеданс да бъде 4 или 8 Й.
— Музикалната мощност трябва да бъде не по-малка от 10 Ш.
Озвучителните тела, които не отговарят дори на едно от из­
искванията за категория Н1 — Р1, се категоризират като озвучи­
телни тела за обща употреба.
8.9. фактори, които определят основните параметри
на озвучителните тела
а. Резонансна честота
Резонансната честота на високоговорителите силно зависи от
акустичното им оформяне, от акустичното им натоварване. Ако
се измери резонансната честота на високоговорител без акусти­
чен екран и със стандартен акустичен екран, ще се установи, че
във втория случай тя е по-ниска. Това се дължи на обстоятел­
183
ството, че реакцията на средата в двата случая е различна. В
условията на акустично късо съединение присъединената маса на
възду.ха към трептящата система на високоговорителя е по-мал­
ка. Монтираният на безкраен акустичен екран високоговорител
ще има най-ниска резонансна честота, защото масата на присъ­
единения въздух ще бъде най-голяма — сътрептящи маси има от
двете страни на трептящата система.
Резонансната честота /от на озвучителното тяло' със затворен
обем, т. е. на високоговорител, монтиран към затворен обем, се
определя съгласно фиг. 8.6 6 от зависимостта
/о т -
2* ф/
Ако се приеме т'/=^т и се замести
/о т —
р~-— -ст— — / о ^ 1 + —-
тсс.
(8.13)
от (8 .8 ), получава се
(8.14)
Вижда се, че резонансната честота на озвучителното тяло е
по-висока от тази на високоговорителя, монтиран на безкраен
акустичен екран. При това нарастването на /от зависи от отношението — , С намаляване гъшавостта на обема
отношението*
^1/
с
— се увеличава и резонансната честота на озвучителното тялоV
също нараства. Зависимостта не е линейна и зависи от това, да­
ли са изпълнени неравенствата 1 ^ — или 1 - ^ - ^ .
Зависимостта (8.14) показва, че за да не се увеличава резо­
нансната честота на озвучителното тяло, необходимо е гъвкавост­
та на обема с,, да бъде голяма— по възможност значително поголяма от с. Ако се замести Ср, от (8.5) в (8.14), за резонансната
честота на озвучителното тяло се получава
/о 1 = / о ^ 1 +Ф Р*‘^
(8.15)
Съгласно (8.15) възможно е /от<=«/о само ако 5 е много мал­
ко, а V е много голямо. Оттук се налага много важният извод,
че при зададен обем на озвучителното тяло, ако се използува
високоговорител с по-малка звукоизлъчваща повърхност 5 , резо­
нансната честота на озвучителното тяло ще бъде по-ниска или
184
по-точно резонансната честота на високоговорителя в озвучител­
ното тяло ще нарасне в'по-малка степен. Ако обаче високогово­
рителят с по-малка звукоизлъчваща повърхност има значително
по-висока резонансна честота, тогава и резонансната честота на
озвучителното тяло ще бъде също по-висока.
Нискочестотните високоговорители имат твърде големи стой­
ности на гъвкавостта на окачването. Например за високоговори­
тел с резонансна честота 30 Нх и маса на подвижната му систе­
ма 20 ^ гъвкавостта на окачване е
^
‘
^■КЧ1т~
^
4«2 30 + 0.02
= 1,38.10-3 Ш/Н.
(8.16)
Гъвкавостта на затворен обем 20 йщЗ с диаметър на отвора
18 с т ще бъде
0.02
V
°
—.= 0 ,2 2 .1 0 -3 т /н ,
1 .4 .1 0 5 .2 .5 4 2 ,1 0 -^
където
= -^ г7®= ^
' '
. 18®. 10-^ = 2,54 .10“ ® т®.
(8.17)
^
^
(8.18)
Аковисокоговорителят се монтира къмтози затворен обем,
неговата резонансна честота ще бъде
/о т = /о
1+
+ - #Ср,- =
+ 4 -4 4 = 8 0 Нг.
- 3
30
0 *^ /11 +
(8.19)
От преведения пример се вижда, че резонансната честота на.
озвучителнпто тяло се определя главно от масата на трептящата
система на високоговорителя и гъвкавостта на затворения обем..
С цифровите данни от примера се получава
/ ' = .... ,
. - = ■ ■- -- —
2« ]/ т Ср,
2я ]Ч 0 2 . 0,22 . Ю“ ®
= 76 Нг.
(8.20>
Разликата между / о т и /'^ е незначителна (само 5% ).
Зависимостта (8.14) може да се представи и в следния вид:
1+ - Л -
(8 .2 1 )
Ако е изпълнено условието 1 ^
/о т ^ /к -
, получава се
(8 .2 2 ).
185
Този резултат се потвърждава и от примера — изразите (8.20)
и (8.19).
Зависимостта (8.21) показва, че гъвкавостта с не бива да бъде
малка, защото ще се получи /о т+ /к . което е крайно нежелател­
но. В същото време обаче е излишно конструкторите да се стре­
мят да увеличават в значителна степен гъвкавостта на окачване
на високоговорителя с, тъй като това няма да доведе до чувстви­
телно намаляване резонансната честота на озвучителното тяло.
О т (8.19) и (8.20) се вижда, че увеличаването на с от 1 ,4 . 10 ~з до
-безкрайност води до намаляване резонансната честота на озвучи­
телното тяло от 80 Иг на 76 Нг. При зададения обем и диаме­
тър на високоговорителя чрез изменение на с по-ниска резонанс­
на честота от 76 Нг не може да се получи, разбира се, ако е
ностоянна масата на подвижната система.
Ако в същия затворен обем се постави високоговорител с
двойно по-висока резонансна честота (/□! = 50 Нг), но със същата
маса, т. е. с по-малка гъвкавост (^,= 0 ,4 7 .1 0 “ ® ш/М), резонансна­
та честота на озвучителното тяло Дт 1 ще бъде
/от 1 = /о г у /» + ^ = 5 0 у / 1 + #^ 2" = 8 8 Нг.
(8.23)
Вижда се, че резонансната честота / о т 1 на озвучителното
тяло се е увеличила спрямо / о т само с 1 0 % при увеличаване
резонансната честота на високоговорителя с близо 70% .
В случая, когато
и е в сила (8.22), се казва, че е реа­
лизирано „въздушно окачване“ на подвижната система на висо­
коговорителя (казва се и „акустично окачване“).
От извършения анализ може да се направи заключението, че
за реализиране на ниска резонансна честота на озвучително тяло
със затворен обем е необходимо използуваният високоговорител
д а бъде с достатъчно ниска собствена резонансна честота и мал­
ка звукоизлъчваща повърхност, а затвореният обем да бъде
голям.
Методите за намаляване на резонансната честота на озвучнтелните тела ще бъдат посочени при разглеждане на различните
им видове.
Твърде често в практиката се налага да се определи обемът
«а озвучителното тяло така, че то да има определена (зададена)
резонансна честота, като се знаят параметрите на високогово­
рителя. Например за разгледания в предишния пример високого­
ворител с резонансна честота/о= 30 Нг, маса то= 2 0 § и гъвкавост
с = 1 ,38.10-3 т / н (изчислена) да се определи обемът на озвучи186
телното тяло така, че неговата резонансна честота да бъде 50 Нг.
От (8.14) се получава
с
/от
+
V
,
=
502
=
(8.24)
/о
Гъвкавостта на обема Ср, трябва да бъде
За обема на озвучителното тяло се получава
У = ^р ,5 1 С р ,= \Л Л (а ‘. 2,54® .1 0 - 0 0,7 7 5 .10-з=0,07 щЗ;
(8.26)
© =70 йгаЗ.
Получи се твърде голям обем — 70 литра.
Ако резонансната честота на високоговорителя е /о = 20 Нг,
при запазване масата на трептящата му система то = 20
се по­
лучава
^ ~
^
4«2/® т
О
/о
'■ .= +
4п2.2С2.0,02""^’^^'
-
1= ^
=
' ' ‘Ь Г *
- 1 =5,25;
{ .6 2 1 )
(8.28)
®-2 »>
У'= Фр , 5® с ; = 1,4.10®. 2,54®. 10-^* . 0,6.10-3=0,054 га®;
(8.30)
У'=*54 йт®.
Използуваните в примерите параметри приблизително съответ­
ствуват на високоговорител с номинален диаметър 250 гат.
Нискочестотен високоговорител с номинален диаметър 200 т т
има приблизително следните параметри: резонансна честота /о] =
= 2 5 Нг, маса на трептящата система То1=«20 2- За гъвкавостта
му се получава Сх= 2 .1 0 “ 3 т/Н . При условие, че този високогово­
рител, вграден в озвучително тяло със затворен обем, трябва да
има резонансна честота /от = 50 Нг, за гъвкавостта Ср,р и за обема
Ур се получава
+
= 4 - - ! - ^ —
/о1
1 = 3;
(8.31)
187
= - # = А . 10-з=.0,667.10-3 т /Н ;
'^ 1 =ФР^
(8.32)
с^1 =^ 1.4 .10®. 1,76®. 10-^0,667.10-3= 0,0285 т®; (8.33)
^1 = 28,5 йщЗ;
-# 6 ® = -# 1 5 ® .1 0 -^ = 1,76.10-® га®.
(8.34)
Еквивалентната звукоизлъчваща повърхност 5^,1 приблизително
е равна на кръг с диаметър 150 гага.
От сравняването на (8.33) с (8.30) се вижда, че е намаляване
диаметъра на високоговорителя, макар че се увеличава неговата
резонансна честота, се намалява необходимият затворен обем за
получаване на определена резонансна честота на озвучителното
тяло — в случая 50 Нг. Ефективно възпроизвеждане на честотата
50 Нг от високоговорител с диаметър 250 гага може да се по­
стигне с обем 54 йщз, а от високоговорител с диаметър 200 гага —
с обем 28,5 йщз, т. е. почти два пъти по-малък обем. Поради
тази причина съвременните тенденции са нискочестотните високо­
говорители, вграл,ени в озвучителните тела със затворен обем,
да бъдат с номинален диаметър 200 и 160 т т . Тези размери са
оптимални по отношение на резонансната честота на озвучител­
ното тяло с неголям обем и ефективно възпроизвеждане на нис­
ките честоти. Използуването на високоговорители с по-малък диа­
метър води до чувствително намаляване ефективността на излъч­
ването поради много малката площ на излъчване.
6. Качествен фактор
Качественият фактор на озвучително тяло със затворен обем
съгласно фиг. 8.8 б се определя със следната зависимост:
(8.35)
В (8.35) е прието, че т'/=^т и
При тези условия каче­
ственият фактор на озвучителното тяло
е толкова по-голям
от качествения фактор на високоговорителя
колкото е по-го­
ляма резонансната честота на озвучителното тяло от тази на ви­
сокоговорителя.
188
От (8.35) се вижда, че Ст ще има малка стойност (близка до
само ако Ср, има голяМа стойност, т. е. обемът V да бъде
голям.
Следователно за реализиране на озвучително тяло със затво­
рен обем с нисък качествен фактор е необходимо използуваният
високоговорител да има нисък качествен фактор и обемът на
озвучителното тяло да бъде голям. Ако тези условия не са из­
пълнени, трябва да се търсят начини за допълнително на.маляване
на
.
Върху стойността на качествения фактор оказва влияние и го­
лемината на еквивалентната звукоизлъчваща повърхност на високо­
говорителя. При по-малка повърхност нарастването на
спрямо
С е в по-малка степен. По отношение на качествения фактор на
озвучителни тела с обем до 30 йт® добри резултати се получа­
ват също с високоговорители с диаметър 200 и 160 т т .
Върху стойността на качествения фактор на озвучителните
тела може да се влияе по различни начини. Тук се посочва само
най-универсалният — използуването на звукопоглъщащ материал,
с който се запълва обемът (или част от него) на озвучителното
тяло. По този начин се увеличават активните загуби на трептя­
щата система на озвучителното тяло — те стават по-големи от
загубите на трептящата система на високоговорителя.
Количеството на звукопоглъщащия материал зависи от това,
С колко трябва да се понижи
и какъв материал се използува.
Обикновено то се определя опитно. На нашия пазар се продават
възглавници от ямболен (на влакна). Този материал е много под­
ходящ за звукопоглъщащ материал в озвучителните тела. За обем
до 30 йт® е достатъчно да се постави половината от съдържа.чието на една възглавница. За обем около 50 йт® трябва да се
постави цяла възглавница.
Не бива да се забравя, че запълването на обема на озвучител­
ното тяло със звукопоглъщащ материал води до промяна на на­
чина на свиване и разреждане на въздуха в него — процесът ста­
ва изотермичен вместо адиабатичен, в резултат на което ф = 1 и
гъвкавостта на обема се увеличава 1,4 пъти. Това е еквивалентно
на увеличаване на обема на тялото с 4 0 % . Увеличаването на
гъвкавостта намалява качествения фактор и резонансната честота
на озвучителното тяло. Например при ф = 1 за обема Ур, опреде­
лен с (8.33), ще се получи нова стойност 1/| = 20 йт® (литра).
189
в. Ефективен честотен обхват
Еквивалентната електрическа заместителна схема на озвучител­
ното тяло от фиг. 8.6 е идентична с тази на високоговорителя,
дадена на фиг. 7.2. От това следва, че и факторите, от които за­
виси честотният обхват на озвучителното тя.по, са идентични с
тези при високоговорителя.
Долната гранична честота на озвучителните тела зависи, как­
то и при високоговорителите, от резонансната им честота и стой­
ността на качествения им фактор. Графиките от фиг. 6.4 и 6.5
важат и за озвучителните тела. Необходимо е да се има пред
вид, че най-добро възпроизвеждане на ниските честоти се полу­
чава, ако озвучителното тяло има качествен фактор
(8.36)
За получаване на Рт = 1 необходимо е качественият фактор
на високоговорителя да бъде Р = 0,5—0,7.
Установено е, че за получаване на високо качество на субек­
тивното възприятие качественият фактор и резонансната честота
на озвучителното тяло трябва да се намират в определено съот­
ношение. Зависимостта (8.36) е в сила за озвучителни тела с ре­
зонансна честота /отяа50 Нг. Ако /от>50 Нг, качественият фактор
Рт трябва също да бъде по-голям от единица; ако / и < 5 0 Нг,
трябва и
< 1.
Горната гранична честота се определя единствено от тази на
високоговорителя (поне теоретично). На практика известно влия­
ние оказва декоративното оформяне на озвучителното тяло — на­
миращата се пред високоговорителя решетка от плат, метал,
пластмаса или друг материал. Желателно е този елемент да не
оказва влияние върху качествените показатели на озвучителното
тяло, да бъде, както се казва, акустически прозрачен. В този
смисъл за добри се приемат декоративните елементи, които на­
маляват звуковото на.пягане за сигналите с честота 20 кНг с не
повече от 0,5— 1 ЙВ.
г. Чувствитепиост и неравномерност
на честотната характеристика
По принцип те се определят главно от високоговорителя. В
областта на ниските честоти върху хода на честотната характе­
ристика, както бе посочено, оказва влияние големината на обема
на озвучителното тяло Ут чрез промяна на резонансната честота
190
и качествения фактор. По този начин Ут влияе върху неравно­
мерността, а също и върху чувствителността на озвучителното
тяло. Известно влияние върху честотната характеристика на оз­
вучителното тяло оказва и декоративната решетка. Ако тя е от
метал или от пластмаса, за отделни честоти може да се окаже
в състояние на резонанс и да започне да излъчва. Независимо от
материала на решетката може да се получи заглаждане на че­
стотната характеристика, дължащо се на промяната в интерференчните явления. Съществено влияние може да окаже раздели­
телният филтър, особено ако не е точно оразмерен.
Я. Нелинейни изкривявания
Влиянието на обема на озвучителното тяло върху нелинейнитему изкривявания е значително. В областта на ниските честоти нелинейнпте изкривявания на озвучителното тяло са значително помалки от тези на високоговорителя. Това се дължи на обстоя­
телството, че гъвкавостта на подвижната система на високогово­
рителя е значително по-голяма от тази на озвучителното тяло..
Под действието на определена сила подвижната система на ви­
сокоговорителя ще трепти с по-голяма амплитуда от подвижната
система на озвучителното тяло. (Двете подвижни системи се раз­
личават главно с гъвкавостта на затворения обем.) Следователно
прн по-малък обем на озвучителното тяло неговата трептяща
система ще трепти с по-малки амплитуди и нелинейните изкривя­
вания в областта на ниските честоти ще бъдат по-малки. Вижда
се, че влиянието на обема на озвучителното тяло върху парамет­
рите му е различно. За ниска резонансна честота и нисък каче­
ствен фактор е необходим голям обем, а за по-малки нелинейни
изкривявания в областта на ниските честоти е необходим малък
обем. Следователно конструкторът на озвучителни тела трябва
да търси оптимума между тези противоречиви изисквания. Естест­
вено този оптимален обем зависи от размерите на високоговори­
теля. Конструираните от различни фирми голям брой озвучителни
тела дават достатъчно основание да се обобщят резултатите и
да се даде в табл. 8.1 следната препоръка за оптимален обем
Ут опт на озвучителните тела в зависимост от номиналния диа­
метър 0 „ок на високоговорителя:
19Г
Т аблица
8.1
тт
Уг,
125
160
200
250
315
8—12
14—18
20—25
3 0 -3 5
4 5 -6 0
Нелинейни изкривявания в озвучителното тяло могат да въз­
никнат и ако обемът му е много малък, а мощността му — го­
ляма. В този случай затвореният въздух е подложен на големи
свивания и разреждания. За определени честоти в обема на озву­
чителното тяло се получават стоящи вълни, които в край­
на сметка способствуват за увеличаване на нелинейните изкривя­
вания. За избягване на стоящите вълни обемът се запълва изця­
ло или частично със звукопоглъщащ материал. С това нелинейиите изкривявания се намаляват.
В областта на средните и високите честоти нелинейните из­
кривявания иа озвучителното тяло се определят само от високо­
говорителите— акустичното оформяне не оказва влияние.
е. Насоченост на озвучителните тела
Насочеността за дадена честота се определя единствено от
размерите на високоговорителите. Известно влияние може да
окаже акустичното оформяне на високочестотните високоговори­
тели. Ако тези високоговорители се монтират от вътрешната
страна на лицевата дъска на озвучителното тяло, отворът в дъс­
ката ще представлява рупор, който увеличава насочеността на
високоговорителите. Затова високочестотните високоговорители
(особено куполните) се монтират от предната страна на лицевата
дъска.
ж. Преходни процеси
Те се определят главно от качествения фактор на озвучител­
ното тяло — колкото по-нисък е качественият фактор, толкова
по-кратки ще бъдат преходните процеси. Запъ.чването на обема
на озвучителното тяло със звукопоглъщащ материал намалява
продължителността на преходните процеси, тъй като увеличава
активните загуби на системата и намалява качествения фактор.
192
Озвучително тяло без звукопоглъщащ материал възпроизвежда
твърде размазано, неясно дадена музикална картина поради зна­
чителната продължителност на преходните процеси. След поставя­
не па звукопоглъщащ материал възпрозвеждането става чисто и
ясно, защото преходните процеси са станали кратки.
Гтава
девета
ВИДОВЕ ОЗВУЧИТЕЛНИ ТЕЛА
9.1. Еднолентони озвучителни тела
Конструкцията на еднолентово озвучително тяло със затворен
обем V е дадена на фиг. У.1.
Всичко казано в седма глава за показателите на озвучителнпте тела е в сила за тялото от фиг. 9.1.
Обикновено едколентовите озвучнтелни тела се характеризират
със сравнително ниски качествени показатели и се причисляват
към категорията за обща употреба. Те се комплектоват към ра­
диоприемници, грамофони и усилватели в .моно- и стереоизпълиеиие от втори и трети клас.
Нашата промишленост произвежда само едно еднолентово
озвучително тяло— „Ком“, което се комплектова към касетнпя
стереомагнетофон „Ком“.
.Много български високоговорители позволяват да се конструи­
рат еднолентови озвучнтелни тела. Те могат да се реализират и
н любителски условия. Ето някои от тях.
Еднолентово озвучително т яло I 0Т15-1. Използува се
ннсокоговорител тнп 30-1121 (или ВЕ2030-1А4). Конструкцията му
(без високоговорителя) е дадена схематично на фиг. 9.2. За пре­
поръчване е да се използуват плоскости от дървени част1и;а с
дебелина 16—20 т т за изработване на кутията. В обема трябва
да се постави около 0,03
ямболен на нншки. При тази кон­
струкция параметрите на тялото са паспортна мощност— 15 XV;
честотен обхват— 100— 100С0 Нг при неравномерност на честот­
ната характеристика 14 йВ; характеристична чувствтггелпост—
1 РаХА/-®.®.
Еднолентовото озвучително т яло 1 О Т5-1. Използува се
високоговорител тнп В00821. Размерите на озвучителното тяло
13 В асокогопори тсли н о зву чи тел н и т ел а
1^5
са дадени на фиг. 9.3. За изработване на кутията може да се из­
ползува шперплат с дебелина 10 т т или плоскости от дървени
частици с дебелина 10— 12 гага. В обема на тялото трябва да" се
г
V
1
Фиг. 9.1. Еднолен­
тово озвучително
тяло със_?затворен
обем
Ф и г/ 9.2. Кутия за озвучително тяло
тип 1 ОТ 15-1
/ — високоговорите»;
2 — кутия
Фиг. 9.3. Кутия за озвучително тяло тип 1 ОТ5-1
Фиг. 9.4. Честотна^характеристика на гавучително
тяло тип 1015-1“
постави около 0,05 к§ звукопоглъщащ материал (ямболеновк
нишки). Параметрите на това тяло са: паспортна мощност— 5
194
честотен обхват— 125— ЬбООО Нг при неравномерност ~ на че­
стотната характеристика 14 йВ; характеристична чувствител­
ност— 0,6 РаХЛ/~®-®. Честотната му характеристика е дадена на
фиг. 9.4.
Еднолентово озвучително тя­
л о 1 ОТ5-2. Използува се високого­
ворител тип ВЕ1523А4. Конструкция­
та му е дадена схематично на фиг.
9.5. Материалът за кутията може да
бъде шперплат 10 т т или плоско­
сти от дървесни частици с дебелина
12—14 т т . В обема на тялото тряб­
ва да се постави около 0,06
зву­
копоглъщащ материал. Параметрите
на тялото са: паспортна мощност —
5 XV; честотен
обхват —• 125—
12 500 Нг при неравномерност на
честотната характеристика 14 йВ;
характеристична чувствителност _
озвучително
0 ,9 Р а X V -0 •® .
тяло тип 1 0 Т 5 - 2
9.2. Озвучителни тела с фазоинвертор (басрефлекс)
Конструкцията на тези озвучителни тела е дадена на фиг. 8.7
В т. 8.3 е обяснен принципът на тяхното функциониране.
Нашата промишленост произвежда един тип еднолентово оз­
вучително тяло с фазоинвертор — това е озвучително тяло с ма­
лък обем тип ОТ8/8/4 с търговско наименование „Микро“. То е с
номинален инпеданс 4 6 , паспортна мощност 8 XV и обем 8 йт®.
По принцип към всяко от озвучителните тела, дадени в
т. 9.1, може да се постави фазоинвертор. За препоръчване е да
се използува пластмасова тръба с вътрешен диаметър 40 т т и
дължина около 80 тга. Желателно е след поставяне на фазоин­
вертор озвучителното тяло да бъде измерено — поне да му се сне­
ме честотната характеристика.
9.3. Озвучителни тела с пасивна мембрана
Конструкцията на тези озвучителни тела е дадена на фиг. 8.10,
а принципът на действие е анализиран в т. 8.4.
195
в последно време редица фирми произвеждат озвучителни те­
ла с пасивна мембрана. Твърде широко е застъпено производст­
вото на тези озвучителни тела от японски фирми.
В нашата страна озвучителни тела с пасивен излъчвател не
се произвеждат. В любителски конструкции те може да се реа­
лизират към всякакво озвучително тяло, като се използува за
пасивен излъчвател мембрана от съицш нискочестотен високого­
ворител, който е монтиран в тялото. Към мембраната трябва да
се залепи допълнително някакво тяло, чиято маса да е 3—4 пъти
по-голяма от масата на мембраната. За препоръчване е това да
бъде метален диск, залепен към върха на конуса на мембраната.
Конструирането на озвучителни тела с пасивен излъчвател съвсем
не е лека работа. Всяко любителско изпълнение трябва обезател­
но да се проверява чрез измерване или чрез щателно прослушва­
не от компетентна аудитория.
9.4. Двулентови озвучителни тела
Противоречивите изисквания за ефективно възпроизвеждане
иа сигнали с ниска и висока честота от един високоговорител
се решават, като се конструират високоговорители, конто да пре­
образуват ефективно само сигнали с ниска честота, само с висо­
ка честота и такива, които ефективно преобразуват средночестот­
ните сигнали.
Изкривяванията, дължащи се на Доплеровия ефект и пнтермодулационните изкривявания, могат да се избягнат само като
ниските и високите честоти се излъчват от различни високогово­
рители.
Така се стига до заключението,‘че висококачествените озву­
чителни тела трябва да се изграждат от два йли повече различ­
ни високоговорители.
На фиг. 9.6 е показана принципната конструкция на двулентово озвучително тяло.
Възпроизвеждането на ниските честоти зависи от ннскочестотпия високоговорител и гъвкавостта на затворения обем. Раз­
гледаните зависимости при еднолептовите озвучителни тела са в
сила за нискочестотнип високоговорител на двулеитовите тела.
Тук също са приложими фазоинверторите и пасивните излъчва­
тели за подобряване излъчването в областта на ниските честоти.
Обемът на тялото се запълва със звукопоглъщащ материал.
Възпроизвеждането на високите честоти се определя от качест­
вата на високочестотния високоговорител. За избягване влия196
пието на нискочестотння високоговорител върху високочестотния
трябва звуковото налягане в обема да не действува върху по­
движната система на високочестотния високоговорител. Това се
постига, като последният се затваря в собствен обем от 1 — 2 йга®.
Лко звуковото налягане в
обема действува върху мембра­
ната на високочестотния висо­
коговорител, тя ще трепти в
такт с трептенията на мембра­
ната ка иискочестотния високо­
говорител и към тези трептения
ще се наслагват високочестот­
ните трептения, породени от
действието на сигнала. При те­
зи условия интермодулацион­
ните изкривявания и изкривява­
нията от Доплеров ефект сн
остават. Ефектът от разделяне
на звуковия спектър и възпро­
извеждането му от отделни ви­ Фиг. 9.6. Диулентово озвучително тя­
— принципна конструкция
сокоговорители ще бъде незна­ ло
1 — нискочестотен високоговорител; 2 — ви­
чителен.
сокочестотен високоговорител; 3 — раздели­
Основен въпрос при двулен- телен филтър; 4 — кутия с обем V
товите озвучителни тела е този
за съгласуване излъчването на двата високоговорителя, така че
да се получи равномерна честотна характеристика.
Най-добре би било, ако двата високоговорителя имат еднаква
хара.ктернстична чувствителност, а ефективните им честотни об­
хвати се застъпват, но не се припокриват, така че за честотата,
за която се пресичат двете честотни характеристики, нивото на
звуковото налягане да бъде с 3 йВ по-ниско от нивото на сред­
ното звуково налягане, както е показано на фиг. 9.7.
Честотата /р , за която двете звукови налягания са равни, се
нарича разделит елна честота. В този случай честотната харак­
теристика на озвучителното тяло ще бъде идеална На двата ви­
сокоговорителя може да се подава целият честотен спектър, т. е. ви­
сокоговорителите могат да се свържат паралелно. Разбира се,
впсокочзстотният високоговорител трябва да може да издържа
въздействието на сигналите с ниска честота, без да се разруша­
ва. На практика е много трудно да се реализират високоговори­
тели, чиито честотни характеристики да съвпадат с дадените на
фпг. 9.7. Освен това високочестотните високоговорители се по­
вреждат от действието на нискочестотните сигнааи. Затова се
197
налага спектрално разделяне на електрическия сигнал, който се
подава към високоговорителите. За целта сс използуват разде­
лителни електрически филтри.
При конструирането на електрически филтри също се приема,
че двата високоговорителя имат еднаква характеристична чув-
Фиг. 9.7. Идеализирани честотни характеристики на ни­
скочестотен и високочестотен високогоеорител
ствителност. При това условие честотната характеристика на'папрежението, което се подава на входа на високоговорителите,
Фиг. 9.8. Честотни характеристики иа
кочестотен филтър
нискочестотен и висо­
трябва да има вида, даден на фиг. 9.8-— за разделителната често­
та /р напрежението трябва да бъде с 3 йВ по-писко. В област­
та на пропускане на филтъра неговият входен електрически пм198
педанс е равен на електрическия импеданс на високоговорителя
а в областта на непропускане на филтъра входният му импеданс
е много голям. За получаване на импедансно съгласуване с усил­
вателя двата високоговорителя трябва да бъдат с равни по стой­
ност импеданси; импедансът на озвучителното тяло ,_^ще яма съ­
щата стойност.
а . О зву ч и тел н о т я л о с р а зд е л и т е л ен к о н д е н за т о р
Най-простият разделителен филтър представлява един кон­
дензатор, свързан последователно с високочестотния високогово­
рител. Електрическата схе.ма на такова озвучително тяло е даде­
на иа фиг. 9.9. На фиг. 9.10 е
дадена честотната характери­
стика на подаваното на високо­
говорителите напрежение. Раз­
делителният филтър от фиг. 9.9
е приложим само ако излъч­
НЧ
ването на иискочестотния ви­
сокоговорител над честотата /р
е твърде слабо. Затова обикно­
вено разделителната честота /р е "Фиг. 9.9. Озвучително тяло с разделитесравнително висока — 6— 8 кНг. лен кондензатор — електрическа схема
Фиг. 9.10. Честотна характеристика на напрежението, подавано
на високоговорителите « т фиг. 9.9
Номиналните импеданси на двата високоговорителя могат
да бъдат равни на зададения номинален импеданс на озву­
чителното тяло само при условие, че в честотния обхват над
199
/р фактическите стойности на входните им електрически импедаиси са около два пъти по-големи от номиналните. Това се из­
исква поради факта, че над /р двата високоговорителя са свър­
зани в паралел. Ако това условие не е изпълнено, трябва двата
високоговорителя или поне високочестотният да бъдат с два пъ­
ти по-голям номинален импеданс от зададения за озвучителното
тяло. По-често се реализира второто условие. Например за озву­
чително тяло с номинален импеданс 8 й се приема нискочестотен
високоговорител с номинален импеданс 8 0 и високочестотен ви­
сокоговорител с номинален импеданс 15 й. Трябва да се има
пред вид, че в този случай ефективността на високочестотния
високоговорител се намалява, защото подаваното му напрежение
за мощност 1 XV съответствува на два пъти по-малък импеданс.
Половината от електрическата мощност се консумира от нискочестотния високоговорител, без да поражда звуково налягане.
Двата високоговорителя трябва да бъдат синфазно свързани
към захранващия ги усилвател. В противен случай създаваните
от тях звукови налягания я^е бъдат противофазни и в честотния
обхват, в който излъчват и двата високоговорителя, ще се уни­
щожават.
Необходимо е да се знае как се определя поляритетът на
високоговорителите. Съгласно БДС 4947—75 къ.м високоговори­
теля се свързва източник на постоянно напрежение (батерия);
ако мембраната се измести напред, изводът на високоговорителя,
към който е бил свързан положителният полюс на батерията, се
означава с „ -р “. Така, ако на двата високоговорителя се подаде
едно II също напрежение, подвижните им системи ще трептят
синфазно. Трябва обаче да се подчертае, че електрическите раз­
делителни филтри дефазират подаваните на високоговорителите
напрежения. Токовете, които протичат през звуковите им бобини,
се оказват дефазирани също един спрямо друг. Дефазирани ще
бъдат II трептенията на подвижните им системи, а оттам и съз­
даваните звукови налягания. Тук се намесва още един фактор —
механичният импеданс на трептящите системи на двата високо­
говорителя е различен за дадена честота. Създаваното звуково
налягане от един високоговорител винаги е дефазирано спрямо
протичащия през звуковата му бобина електрически ток. За дадена
честота дефазнрането между звуковото налягане и електрическия
ток ще бъде различно за различните високоговорители. В област­
та на по-високите честоти трептящата система на високоговори­
телите представлява система с разпределени параметри. Извеж­
дането на аналитични зависимости за дефазиране между налягане
и ток при тези условия е много трудно. На практика обаче не е
2 0 0
необходимо да се познават всичките тези фазови съотношения..
Те трябва да се имат пред вид от конструктора на озвучителни
тела. Ако се окаже, че при синфазно свързване на високогово­
рителите честотната характеристика на озвз'чителиото тяло не е
достатъчно равномерна, те тряб­
ва да се свържат противофаз­
но, ако, разбира се, резултатът
е задоволителен. Ако обаче се
окаже, че и прн синфазно, и
при противофазно свързване ре. V. !
А !Л
зу.ттатът не е задоволителен,
това показва, че двете звукови
налягания са дефазирани при­
близително на 90° и няма зна­
чение как ще се свържат висо­
коговорителите. В този случай
трябва да се използуват допъл­
нителни елементи за увелича­
к
ване пли намаляване на дефаг
зирането между напреженията,
подавани па високоговорителите.
Най-често се използуват актив­
250_
ни съпротивления.
Озвучително т яло 2 0Т6-1.
Нашата промишленост ке про­
Фиг. 9 .и . Озвучително тяг.о тип
2 0Т6-1
извежда двулентови озвучителни
тела с разделителен конденза­
тор. Произвежданите високоговорители обаче позволяват да се
реализират такива тела. Подходяща комбинация се получава, ка­
то се използуват високоговорителите тип ВЕ1523-1А4 и тнп
ВВ104. Конструкцията на озвучително тяло с тези високоговори­
тели е дадена схематично на фиг. 9.11, а честотната му характе­
ристика— на фиг. 9.Г2. Неговите параметри са: паспортна мощ­
ност— 6 XV; номинален импеданс — 4 Й (нискочестотният висо­
коговорител е с номинален импеданс 4 й, а високочестотният —
с 8 й). Останалите параметри се отчитат от честотната характе­
ристика. Високочестотният високоговорител трябва да бъде за­
творен в собствен обем, за да не се разтрептява подвижната му
система под влияние на звуковото налягане в обема на озвучител­
ното тяло. Най-добре е шасито на високоговорителя да бъде без
отвори. В обема на озвучителното тяло се поставя 0,03—0,04 к§
звукопоглъщащ материал. Разделителният кондензатор е със
стойност 10 рр, но може да се използува и 4 рР пли друга
201
междинна стойност. Високоговорителите са свързани противофаз­
но. Желателно е лицевият плот да се вдълбае така край отво­
рите
закрепване па високоговорителите, че те да застанат на­
равно с плота. Високоговорителите се закрепват към кутията с
да
1
V -'
'
1
Ч
'
79
0,1
0.2
ОЛ
2
!1
1
1
!1
1
1
4
6
'1
'
1 1
1 !
.
20Т .О 2.
Фиг. 9.12. Честотна характеристика иа озвучително тяло тип
2 0Т6-1
7 ,(1 В
ДБ 1т
$9
,2,*зсаБ
70
5С
!,СЗ 0,1
0,2
0.5
1
г
6
Ю
2 0 Т .кШ
Фиг. 9 13. Честотна характеристика на озвучително тяло
тип 2 ОТ10-1
винтове за дърво или рапидни винтове. Те трябва да бъдат плътио закрепени към кутията — за целта под високоговорителите се
поставя тънък слой болкит.
Озвучително т яло 2 ОТ 10-1. Вместо тип ВЕ1523-1А4 за
нискочестотен високоговорител може да се използува тнп
ВЕ2030-1А4. В този случай от геометричните размери на ку­
тията от фиг. 9.11 трябва да се измени само широчината — вместо
250 шш да стане 280 тга, и отворът за закрепване на нискочестотния високоговорител да бъде съобразен с размерите на
ВЕ2030-1.Л4. Паспортната мощност на това озвучително тяло е
10 XV. Останалите параметри могат да се отчетат от честотната
му характеристика, дадена нафиг. 9.13.
202
б. Озвучително тяло с разделителен кондензатор и
бобнна
Ако нискочестотният високоговорител има висока горна гра­
иична честота, в определен честотен обхват ще излъчва заедно
(С високочестотния. В този обхват нивото на звуковото налягане
Фиг. 9.14. Двулентоио озвучително тяло с разделителен
филтър със стръмност на срязване 6 йВ/ос!
а — електрическа схема иа свър зван;
на изходните напрежения на филтъра
б — честотна характеристика
може да се окаже недопустимо високо, а съществува опасност
и от интерференчни явления. В този случай последователно на
иискочестотния високоговорител трябва да се свърже една индук­
тивност. Така се получава най-простият разделителен филтър,
съставен от по един реактивен елемент — бобината образува
нискочестотен филтър, а кондензаторът — високочестотен. Изход­
но напрежение на филтъра е напрежението върху съответните
високоговорители. Електрическата схема на озвучително тяло с
такъв филтър и честотната характеристика на изходните напре­
жения на филтъра са показани на фиг. 9.14.
Елементите на разделителния филтър от фнг. 9.14 се опреде­
лят от две условия: 1 ) за разделителната честота /р иа всеки
високоговорител трябва да се подава по половината от изходната
мощност на усилвателя и 2 ) импедансите Ев\ н ^ 2 на двата ви­
203
сокоговорителя за /р да са равни помежду си и да имат акти­
вен характер, т. е.
(9.1)
(9.2)
(9.3)
7?! = /?2 ~
;
-" Л '•=
(9-4)
т?-■
<“ )
От (9.5) лесно се определят
7 - # - ;
(9.6)
* = - # Г Стръмността на срязване на двата филтъра е 6 йВ/оск
Фплгърът се изчислява в следния ред. Приема се определена
стойност за /р II по (9.7) се определя С. Приема се най-близка­
та стандартна стойност за С и се преизчислява /р по (9.7). Изчис­
лява се индуктивността Е по (9.6) или (9.8).
Обикновено бобините за разделителни (Ьилтри се навиват вър­
ху пластмасова макара или тръба. Индуктивността на такава бо­
бина се изчислява с израза
320 02И2
Размерите а, Ь и с са означени на фиг. 9.15, а л е броят
на навивките.
Изборът на разделителна честота има твърде голямо значе­
ние за качествата на озвучителното тяло. Той се предоставя на
неговия конструктор. При решаването на този проблем трябва
да се вземат пред вид размерите на високоговорителите, честот­
ните и имгетансните им характеристики, видът на използувания
разделителен филтър и др. Обикновено при двулентови озвучи­
телни тела се приема /р =2000—4000 Нх. Този избор не е мно­
го подходящ. Човешкото ухо е много чувствително в посочения
204
■обхват и лесно ще схване наличието на интерференции или други
явления в областта на разделителната честота. Според съвремен­
ните схващания разделителната честота трябва да бъде по-ниска
о 1 800— 1000 Нг или по-висока от 4000—5000 Нг. Ако се прие­
ме писка разделителна честота,
високочестотният високоговоригел трябва да има много широк
номинален честотен обхват —
от 1000 до 2 0 0 0 0 Н2 . Това е
трудно. При 1000 Нг подвижната система трепти със срав­
нително големи амплитуди и ви­
Фиг. 9.15. Есбина за разделителни
сокоговорителят ще дефектира.
филтри
Ако се приеме висока раздели7 елна честота, има опасност
нискочестотният високоговорител да започне да излъчва на­
сочено. Става ясно, че изборът на разделителната честота не е
лек проблем. Той се решава най-сполучливо, като за всеки
конкретен случай се изработят модели с пяко.лко различни раз­
делителни честоти и се проведе субективно прослушване. Изби­
ра се тази разделителна честота, с която озвучктслнот-з тяло
звучи най-добре. За съжаление конструкторите не всякога постъп­
ват по този начин.
Препоръката за на.маляване на напрежението при разделд:те.лната честота с 3 йВ трябва да се приема твърде услов}<о. Тк се
дава с цел да се получи равномерна честотна характеристика на
озвучителното тяло в областта на разделителната честота на фи.лтъра. Но ако в тази област се получи по-високо ниво на звуко­
вото налягане, може да се допусне напрежението при разде.тите,лната честота да се понижава с 4—5 с1В толкова, ко.лкото е
необходимо за равномерна честотна характеристика на озвучител!юто тяло. Аюже също да се окаже необходимо напрежението
при разделителната честота да се понижава само с 1 — 2 дВ, за
да се осигури равномерна честотна характеристика на озвучнтелното тяло. По принцип това означава, че честотите, за които на­
прежението намалява с 3 йВ, ще бъдат различни за ннскочестотНШ1 /ря и за внсокочестоткня /рв филтър. Получава се филтър с
разнесеш честоти. В първия случай /рн</р , а Л в> /р . докато
във втория случай /р!,> /р, а /рв</р . П по този въпрос конструк­
торът трябва да подходи творчески. На фиг. 9.16 са показани
честотните характеристики на напрежението на филтъра с разне­
сени разделителни честоти
205
I 4 а ,+7
Фиг. 9.16. Честотни характеристики на напреженията
филтри с разнесени разделителни честоти
а — с раздалечени разделителни честоти—/ > / > / ;
р
ре
б — с кръстос4 Н ч разделителни честоти — /
ре
< /
р
на
рн
</
ри
в. Озвучително тяло с разделителен филтър
със стръмност на срязване 12 йВ/ос1
На фпг. 9.17 а е показана електрическата схе.ма на озвучител­
но тяло с филтър, образуван от по два реактивни елемента за
всеки изход. Последователно на високочестотния високоговори­
тел е свързан кондензаторът Со, а паралелно на него — индуктивноста Ад. Елементите Ад и Сд образуват двузвенен или двуелементен високочестотен филтър със стръмност на срязване
12 бВ/ос1 . Последователно на иискочестотния високоговорител е
свързана индуктивността Тр, а паралелно на него — капацитетът
Ср. Елементите Ьр и Ср образуват двузвенен нискочестотен фи.л206
тър също със стръмност на срязване 12 йВ/ос1. Честотните ха­
рактеристики на изходните напрежения на филтрите са дадени
на фиг. 9.17 6 .
Елементите на филтъра се определят от изискването върху
всеки от високоговорителите да се получи по половината от изт
г-Т ~
’
Фиг. 9.17. Двулентгво озвучително тяло с разделите­
лен филтър със стръмност на срязване 12 йВ/ос4
а — електрическа схема на свързване; б — честотна характеристика на изходните напрежения на филтъра
ходната мощност за разделителната честота /р . Прн това усло­
вие, ако високоговорителите имат еднаква чувствителност и из­
лъчват синфазно, създваното от тях звуково налягане ще бъде
равно на звуковото налягане, което създава всеки поотделно,
ако му сс подава цялата изходна мощност. Обикновено филтри­
те имат равни по стойност елементи, тъй като разделителната
честота е една и съща.
Огойностте на елементите на филтъра се определят от зави­
симостите
.19 ”/о
.
(9.10)
207
(9.11)
2^2 гА
Българската ра;]1ютехническа промишленост, респ. ДСО
„РЕСПРОМ“, произвежда няколко типа двулентови озучителни те та,
чиито разделителни филтри имат стръмност на срязване 12с1В/ос1.
Фиг. 9.18. Озвучителни тела
.7 — Т И П СТГ1-01; б — .Б ета";
ОТС1-01; ж — „Ком*
208
Iг — „Алфа";
г — тпп ОТМ1-01;
д — ^К ом'-2;
е — тип
” Озвучително т яло „Алфа“. Комплектова се с широколенто­
вия високоговорител ВЕ20301А4, използуван в случая като нискочестотен, и високочестотния високоговорител ВВ104. Външният
му вид е даден на фиг. 9.18. Честотната характеристика на озву-
Фиг. 9.19. Озвучително тяло „Алфа“
а — честотна характеристика: б — електрическа схема на разделител­
ния филтър
чителното ТЯЛО и електрическата схема на разделителния му
филтър са дадени на фиг. 9.19. Разделителната честота на фил­
търа е 3500 Нг.
Озвучително т яло „Бета“. Комплектова се с нискочестотяия високоговорител ВВК201А4 и модификат на лентовия висо­
кочестотен високоговорител (без рупора). Честотната му харак­
теристика и електрическата схема на филтъра му са дадени на
фиг. 9.20.
Озвучително т яло ОТМ1-01. За нискочестотен високогово­
рител се използува ВК138А4, а за високочестотен — куполният
високоговорител тип ВКВ2521. Външният вид на озвучителното
тяло е даден на фиг. 9.18 г, а честотната му характеристика—
14 Високоговорители н озвучителни тела
209
на фиг. 9.21. Използува се разделителен филтър, подобен на то­
зи от озвучителното тяло „АлЛа“. Разделителната .му честота е
2500 Нг.
Озвучително т яло ОТС1-01 („Бета^^-лукс). То представ­
лява модификация на озвучителното тяло „Бета“. - Нискочестот7,дВ
714/, /т
90
70
50 . и
ОДЗ В!
ОЛ
^ о7 1 Л Л Г Л Л ./)
лОУ,\+ ~ РгЧХг
0,3 /
а)
___
,1
Хл.пЛ
лп
Ла
\
X
14"
10,0
о----- :-----
7 1
•
-К.N
'00
1
п
64
Б)
Фиг. 9.20. Озвучително тяло „Бета“
а — честоти*
ния филтър
харектеристика; 6 — електрическа схема ив разделител­
Н И ЯТ високоговорител тип В В К 2 0 1 Б 4 е с оксидна магнитна система
и и.ма по-добро излъчване на ниските »:е:тоти. За високочестотен
високоговорител е използуван куполният, тип В К В 2 5 2 1 . Това оз­
вучително тяло отговаря на изискванията за Н1—Р1 клас. Разде­
лителният му филтър е подобен на този на озвучителното тяло
„Алфа“. Честотната характеристика на О Т С 1 - 0 1 е дадена на
фиг. 9 . 2 2 й . На фиг. 9 . 2 2 6 е дадена електрическата схема на раз­
делителния филтър за О Т С 1 - 0 1 с входен и.мпеданс 4 0 , а на
фнг. 9 . 2 2 е — за варианта с вхохен импеданс 8 Й.
2 1 0
Произвежданите от „РЕСПРОМ“ високоговорители дават въз­
можност за осъществяване на различни комбинации на двулен­
тови озвучителни тела. При това разделителната честота може
да бъде различна според предпочитанието на потребителя.
Фиг. 9.21. Честотна характеристика на озвучителното тя.чо
тип ОТМ1-01
Обикновено се срещат затруднения какъв филтър да се из­
бере и как да се изпълни бобината. Затова тук ще бъдат даде­
ни някои схеми на разделителни филтри с различна честота, съ­
гласувани за различни импеданси на високоговорителите.
Филтърът от фиг. 9.17 може да се изпълни за различни раз­
делителни честоти, като се използуват стойностите на елемент[1те, посочени в табл. 9.1.
Т аблица
Импеданси
на високо­
говорители­
те. а
4
4
4
4
4
8
8
8
9.1
Разде-пителна
честота. Их
1и тН
С „ нР
1,. т Н
С„ нР
3000
700
2000
2000
2501)
2000
3000
700
0,2 5
3 ,2
1.0
1,0
0 ,4
2 .0
0,5
6.4
16
24
12
12
10
6 .0
8
12
0 ,2 0
0 .6
0,7
0,7
0 ,4
1.5
0 ,3 5
1,2
6
24
8
4
10
1
3 .3
12
511'
-1//4
ю,о х 4у\
ВБК201Б8
ВКВ253Г
6)
Фиг. 9.22. Озвучително тяло тип ОТС1-01
а — честотна
характеристика; б — електрическа схема иа разделителен
филтър с входен импеданс 4 й; е — електрическа схема на разделите­
лен филтър с вхвден имгеданс 8 Я
Ако бобините се навият върху тръба с външен диаметър
40 гат и височина 20 гага, като се използува меден проводник
■с диаметър около 1 гага, броят на навивките п за различните
стойности на А може да се вземе от табл. 9.2.
212
Таблица
I, тН
9.2
0,2
0,25
0,35
0,5
0,6
0.7
60
68
80
100
110
120
145
1,2
1,5
2.0
3.2
6.4
158
178
208
257
360
Посочените в табл. 9.1 филтри могат да се комбинират в оз
вучителни тела с високоговорители, произведени.? от различни
фирми. С български високоговорители могат да се направят ос­
вен произведените от „РЕСПРОМ“ следните комбинации: ниско­
честотен ВВК201Б4 с куполен високочестотен ВКВ3721; ВВК201Б8
с ВКВ3731; ВКН0821 с ВКВ2521.
Твърде често се налага използуването на повече от един ви­
сокоговорител за възпроизвеждане на определен честотен обхват.
Причините могат да бъдат различни — увеличаване паспортната.
мощност на озвучителното тяло, изравняване на чувствителността
на нискочестотния и високочестотния високоговорител. Налага се
и свързването на високоговорители с разли1'еа номинален импедапс в една комбинация.
На фиг. 9.23 е показано свързването на нискочестотен висо-'
коговорител с импеданс 8 0 и високочестотен високоговорител
8Л
С, =1=
Фиг. 9.23. Електрическа схема на
свързване на високоговорители с
различен импеданс към разделителния филтър — високочестотният
високоговорител е с по-малка стойност на импеданса
Фиг. 9.24 Електрическа схема на свързване иа високоговорители с различен импеданс към разделителния филтър — високочестотният високоговорител е с по-голяма стойност на импеданса
с импеданс 4 2. Резисторът
трябва да има стойност 3,3—3,8 2
и мощност 2 Ш. На фиг. 9.24 е показано свързването на ниско­
честотен високоговорител 4 2 с високочестотен високоговорител
213
8 Й. Съпротивлението на /? трябва да бъде 8 — 10 й, а мощност­
т а — 3—5 Ш. Трябва да се има пред вид, че при тези комбина­
ции високочестотният високоговорител консумира половината от
мощността, която консумира нискочестотният, при поддържане
8л
4=0
В4
а)
Б}
Фиг. 9.25. Електрическа схема на свързване на два високочестотни и един
нискочестотен високоговорител към разделителен филтър с определен входен
импеданс
а — псследояателио свързани високочестотни високоговорители; 6 — паралелно свързани вн сокочестотни внсокогвворители
на постоянно входно напрежение. За да се получи равномерна
честотна характеристика на озвучителното тяло, нивото на харак­
теристичната чувствителност на високочестотния високоговорител
трябвд да бъде с 3 йВ по-висохо от това на нискочестотння.
Резисторът /? осъществява само импедансното съгласуване на
филтъра.
На фиг. 9.25 е показано свързването на един нискочестотен
с два високочестотни високоговорителя. В този случай е нало­
жително високоговорителите да бъдат с различен импеданс.
На фиг. 9.26 е показана електрическата схема на свързване
на озвучително тяло с два нискочестотни и два високочестот­
ни високоговорителя. Импедансите на високоговорите.лите са
равни.
Българската промишленост не произвежда озвучителни тела
от вида на показаните на фиг. 9.25 и 9.26. Но всеки може да си
направи такива тела сам, като използува български високогово­
рители.
Озвучително т яло 2 ОТ40-1. Чудесно озвучително тяло се
получава, като се използува нискочестотен високоговорител с но­
минален диаметър 300 т т , тип ВКН1221 и два куполни високо­
честотни високоговорителя тип ВКВ2531 (или ВКВ3731), свърза­
ни по схемата от фиг. 9.25 6. Паспортната мощност на това тяло
е 40 АУ, а номиналният му честотен обхват — 50—20000 Нг. Но214
миналният му импеданс е 4 2. Тялото е от Н1 — Р! клас. Избира
с е / р = 2500—3000 Нг. Озвучително т яло 2 ОТ40-2. За получаване на озвучително
тяло с номиначен импеданс 8 2 трябва да се използува един вп*
&а
аи
п
I
N1
В'/
а)
V,
8^--
Г
1
[V
1
и
4Л
Фиг. 9.26. Електрическа схема на свързване на два
нискочестотни и два високочестотни високоговорителя
към разделителния филтър
а—
паралелно;
б — последователно
сокоговорител тип ВКН1231 и два високоговорителя тип ВКВ2521
(или ВКВ3721), свързани по схемата от фиг. 9.25 а. Това озвучи­
телно тяло се различава от озвучителното тяло 2 ОТ40-2 само
по номиналния си и.мпеданс; всички останали пара.метрн са еднак­
ви. Обемът на тези тела трябва да бъде около 60 йш^.
Озвучително т яло 2 ОТ50-1. Много добри резултати се полу­
чават от комбинирането на два високоговорителя тип ВВК201Б4
е два високоговорителя тип ВКВ2521 (или ВКВ3721), свързани
по схемата от фиг. 9.26 6 . Получва се озвучително тяло с номи­
нален импеданс 8 2. Паспортната му мощност е 50 IV, номинал­
215
I
ният честотен обхват — 50—20000 Иг; останалите му параметри
отговарят на изискванията за категория Н1— Рк Обемът на оз­
вучителното тяло трябва да бъде 60 с1т®, а разделителната че­
стота на филтъра 3500 Нг. Разположението на високоговорителите
е показано на фиг. 9.27. Около
50% от обема на кутията тряб­
ва да бъде запълнен със зву­
копоглъщащ материал.
Озвучително т яло 2 ОТ50-2.
То представлява разновидност на
озвучителното тяло 2 ОТ50-1.
Използуват ,се два високогово­
рителя тип ВВК201Б8 и два ви­
сокоговорителя тип ВКВ2531
(или ВКВ3731), свързани по
схемата от фиг. 9.26 а. Номи­
налният му импеданс е 4 0.
Останалите параметри са като
на озвучително тяло 2 ОТ50-1.
г.
Озвучително тяло с раз­
делителен филтър със стръм­
ност на срязване 18 йВ/ос1.
Филтри, съставени от три
реактивни елемента, имат стръм­
ност на срязвдде 18 йВ/ос1. На
фиг. 9.28 е показана електриче­
Фиг. 9.27. Кутия за озвучително тяло
тип 2 ОТ50-2
ската схема на свързване на висо­
коговорителите на двулентово
озвучително тяло към филтър със стръмност на срязване 18 йВ/ос1.
Обикновено филтри с такава голяма стръмност на срязване
се използуват за високочестотни високоговорите.ти, които не
издържат въздействието на нискочестотни сигнали. За ни­
скочестотните високоговорители на озвучителните тела много
рядко се използуват филтри със стръмност на срязване 18 йВ/осБ
Елементите на филтрите от фиг. 9.28 се определят също от
изискването напрежението върху високоговорителите да бъде
0,707 от напрежението, което се подава на входа на филтъра за
разделителната честота. Така за определяне стойностите на 7,1 ,
Ад, Ср и Сд могат да се използуват зависимостите (9.10) и (9.11).
„РЕСПРОМ“ произвежда два типа озвучителни тела, в които
са използувани филтри със стръмност на срязване 18 йВ/ос1 са­
мо за високочестотния високоговорител. За нискочестотння висо­
коговорител се използува филтър със стръмност на срязване
216
12 йВ/ос! като този от фиг. 9.17. Това са озвучителните тела
„Гама“ и ОТГ1-01. Честотните им характеристики са показани, на
фиг. 9.29. Голямата стръмност на високочестотния филтър се на­
лага от това, че високочестотният лентов високоговорител ВЛД12
(ВЛД40) не .може да
издържа нискочестотни
|
сигнали с голяма амплик
туда. Лентовият високоф
говорител е свързан към
филтъра
посредством
трансформатор (поради
много малкото съпротив­
ление на лентичката).
еч
1Т
Това дава въз.можност да
тЧ
нч
се използува самоиндуктивността на първичната
на.мотка на трансформа­
9.28. Електрическа схема иа озвучително
тора като един елемент Фиг.
тяло с разделителен филтър със стръмност на
на филтъра, както е по­ срязване 18 йВ/ос!
казано на фиг. 9.28 с
пунктир. Получават се
два Г-образни филтъра. Общата стръмност при товаТ положе­
ние може да достигне теоретично до 24 йВ/ос1, фактиче­
ски 22—23 йВ/ос1. При проектирането на този филтър тряб­
ва да се вземе пред вид, че Г-образното звено, съставено от
единия кондензатор и самоиндуктивността Б с, има сравнително го1 ПГ
*
ляма стойност на параметъра
А, при което честотната му
Тбп X СУ
характеристика
с малка стръмност. За честота, определена от
зависимостта / р = -----____ , се получава по-ниско напрежение от
входното с около 6 ЙВ. За компенсиране е необходимо другият
Г-образен филтър, съставен от Са и 7-2. да бъде с малка стойност на параметъра 1 ГТГ
Дебелината на стените на кутиите на озвучителните тела зави­
си от нивото на звуковото налягане, което се създава в обема.
При озвучителни тела с паспортна мощност 40—50 Ш то е до­
ста високо и дебелината на стените трябва бъде 25—35 тгп. За
предпочитане е да се използуват плоскости от дървесни частици.
217
7ЛВ
■Фиг. 9129. Честотни характеристики
л — на озвучително тяло „Гама“; в — на озвучително тяло тип ОТП-01
9.5. Трилентови озвучителни тела
Значително подобряване качеството на възпроизвеждане на
озвучителните тела се постига чрез разделяне на звуковия спек­
тър на три честотни обхвата, които се подават за възпроизвеждане
от три отделни високоговорителя или високоговорителни групи.
Подобреното качество спрямо двулентовите озвучителни тела
се дължи главно на два фактора;
— Наличието на високоговорител, който възпроизвежда само
средните честоти, т. е. този честотен обхват, в който човешкото
УХО е най-чувствително. Това създава прияткото чувство за въз­
приемане на чиста картина без изкривявания и смущения от друг
характер.
— Възможността двете разделителни честоти
и /рз да б ьдат извън обхвата, в който човешкото ухо е най-чувствително.
218
т е / р1<800 Нг, а /рз>4000 Нг. Обикнозено се приема /рх=
= 4 0 0 -7 5 0 Нг, а /р з = 3000—6000 Нг.
Схематично конструкцията на трилентово озвучително тяло е
показана на фиг. 9.30.
Разделителните филтри за трилентовите озвучителни тела мо­
гат да бъдат също със стръм­
ност иа срязване 6 , 1 2 и 18
йВ/ос1, както и при двуленто­
вите тела. Тук обаче са въз­
можни по-голям брой комбина­
ции поради по-големия брой на
високоговорителите. В обема иа
тялото трябва да се постави
звукопоглъщащ материал.
а. Озвучителни тела
с разделителни кондензатори
На фиг. 9.31 о е показана
принципната електрическа схема
на свързване на високоговори­
телите на трилентово озвучител­
но тяло към усилвателя чрез
разделителни кондензатори, а на
фиг. 9.31 б — честотните харак­
теристики на напреженията, по­
лучавани върху самите високо­ Фиг. 9-30. Кутия за трилентово озву­
говорители. От схемата се виж­ чително тяло
да, че за високите честоти три­
те високоговорителя са свързани в паралел. Основен про­
блем тук е съгласуване иа и.мпедансите. Той се решава, като
средночестотният и високочестотният високоговорител се изби­
рат с номинален импеданс, два пъти по-висок от номнна.лния им­
педанс на нискочестотння високоговорител. Например за нискочестотния високоговорител
= 4 Й, за средночестотния и ви­
сокочестотния— Дхч = 8 Й и 2ивч=8 Й. Освен това се взема пред
вид честотната зависимост на импеданса на високоговорителите.
При посочените числени стойности за високите честоти и.мпедансът трябва да се получи 2 й. Обаче за високите честоти импе­
дансът на високоговорителите нараства. Така за /рх може да се
приеме, че .2 '„ч = 6 Й, а Е^ч = 1 2 Й и импедансът иа озвучителното
тяло става точно Е(п=А Й, колкото е номиналният му импеданс.
219
За /р 2—Д,ч —9 2, Дсч = 1 6 2 и ^?вч=16 2 и за импеданса на озвучнтелното тяло се получава Дот=4,2 2. За всички останали че­
стоти Дот има по-големи стойности.
Втората основна проблема е изравняване на честотната характе­
ристика на озвучителното тяло. Тук трябва да се има пред вид.
-- -/г
?Л0
гл
\Г В Ш 5и
^<-,0
8а
Г"\ВС0852
сч
Фиг. 9.31. Трилектово озвучително тяло с разделител­
ни кондензатори
а — електрическа схема на свързване; б — честотни характери­
стики на напреженията, подавани иа високоговорителите
че за средните честоти излъчва и нискочестотният високоговори­
тел, а за част от високите честоти излъчва и средночестотният.
Разликата в нмпедансите спомага за изравняване на честотната
характеристика.
Стойността на кондензаторите се определя от (9.7).
Нашата промишленост не произвежда трилентови озвучителни
тела с разделителен кондензатор, ло с български високоговори­
тели може да се реализират такива комбинации.
220
Озвучително т яло 3 '0 Т 8 -1 . Една комбинация може да се
осъществи, като се използуват високоговорителите типове:
ВЕ1523-1А4 (нискочестотен), ВО0831 (средночестотен), ВВ104 (ви­
сокочестотен). Разделите.лните кондензатори могат да бъдат със
стойности Сх=20 рр и С а=4 рР, при което /р 1 = Ю 00 Нг и /р я -
Фиг. 9.32. Честотна характеристика на озвучителното тяло
тип 3 ОТ25-1
= 5000 Нг. Могат да се използуват и кондензатори ^ = 10 рР и
С а= 2 рр, при което /рх=2000 Нг и /рз=8000 Нг. Кутията за оз­
вучителното тяло може да има размерите, дадени на фиг. 9.30, ка­
то отворите се съобразят с размерите на високоговорителите.
Обемът й трябва да се запълни поне 50% със звукопоглъщащ
материал. Паспортната мощност на това озвучително тяло е 8 Ш.
Озвучително т яло 3 ОТ12-1. Добра комбинация се получа­
ва, като се използува високоговорител тип В01121 (илиВЕ2030-1А4)
за нискочестотен вместо високоговорителя ВЕ1523-1А4, а остана­
лите високоговорители и кондензаторите се запазват същите.
Паспортната мощност се увелшава на 12 \У. Може да се изпол­
зува същата конструкция на кутията (фиг. 9.30), като отворът
за нискочестотння високоговорител бъде с размери съгласно
фиг. 9.2.
Озвучително т яло 3 ОТ25-1. Много добър резултат се по­
лучава, ако за нискочестотен високоговорител се използува тип
ВВК201Б4 или ВК201Б4. Паспортната мощност се увеличава на
25 \М. Използува се конструкцията на кутията от фиг. 9.30. На
фиг. 9.32 е показана честотната характеристика на озвучително
тяло с високоговорители тип ВВК201Б4, ВО0832 и ВВ104, като
А = 20 цР, Сд=4 рр и /рх=1000 Нг, /рд=5000 Нг.
221
6. Озвучителни тела с разделителен кондензатор и бобина
Ако нискочестотният високоговорител излъчва ефективно сред­
ните честоти и се получи повишаване на тяхното ниво в честот­
ната характерист!1кад на озвучителното тяло, налага се използува-
...
4Л
^ ___
40,
ВН201Б4
И '
Г С о 00823
.4^
СЧ
'в ч
4Я
Ши
БО­
СО
Фиг. 9.33. Тр 1 лектово озвучително
със стръмност на срязване бйВ/осП
1
яло с ргзделнтелен филтър
а — електрическа схека на свъртвгпе; 6 \— чесютнн характсрнстикя на иапрежеимята, пидавани на висск.гово,,телите
нето на една бобина, свързана последователно с нискочестотния
високоговорител. Освен това, ако средночестотният високогово­
рител излъчва ефективно високите честоти, се налага използува­
нето на бобина, свързана последователно с Са и средночестотния
високоговорител. Така се получава най-простият трилентов фил­
тър със стръмност на срязване 6 йВ/ос1. Неговата принципна
схема и честотните му характеристики са дадени на фиг. 9.33.
Стойностите на елементите на филтъра се определят от след­
ните съображения:
222
— Индуктивността 7 | се определя от зависимостта (9.6) за
разделителна честота /р^, а
— от същата зависимост, но за Да.
— Капацитетът Сд се определя от зависимостта (9.7) за разде.тителка честота /р,, а Сз — от същата зависимост, но за Дз-
Фиг. 9.34. Честотна характеристика на ознучителноАяло тип
3 ОТ20-1
Озвучително т яло 3 ОТ20-]. Озвучително тяло със сравни­
телно високи качествени показатели се получава, като се изпол­
зуват високоговорителите тип ВК201Б4, ВО0823 и ВВ104. Стой­
ностите на елементите са
= \ гоН, Сз==0,50 гпН, Сз=20 рР,
Сз= 6 рр. Разделителните честоти се получават/р.=» 800 Нг и /рз =
—3000 Нг. Използувана е конструкцията на озвучителното тяло,
дадена на фиг. 9.30. Сбемът е запълнен със звукопоглъщащ ма­
териал. Паспортната мощност на това тяло е 20
Честотната
му характеристика е дадена на фиг. 9.34.
Високоговорителят, използуван за средночестотен в разгледа­
ните озвучителни тела, трябва да бъде затворен в собствен обем
от 2 йщз, в който да се постави малко звукопоглъп;ащ материал.
Високочестотният високоговорител трябва да бъде със затво­
рено шаси.
Поради това, че високоговорителите, свързани към усилвате­
ля с разделителния филтър от фиг. 9.33, не работят едновремен­
но, те могат да бъдат с еднакъв импеданс. Могат да се използу­
ват и високоговорители с различен импеданс, като се свържат
съгласпо фиг. 9.23, 9.24 или 9.25.
в. Озвучителни тела с разделителни филтри,
съставени от по два реактивни елемента
На фиг. 9.35 с е показана електрическата схема на свързване
на високоговорителите на едно трилентово озвучително тяло към
223
усилвателя посредством разделителен филтър, съставен от по
два реактивни елемента. Елементите А,, Ср образуват нискочесто­
тен филтър с разредителна честота /^р. Ад, Сд — високочестотен
фил-^ър с разделителна честота Др, А3, Сд — нискочестотен фил-
Фиг. 9.35. Трилентово озвучително т.чло с разделителен фил­
тър със стръмност на срязване Г2 йВ/ос1
а — електрическа схеш на свързване; б — честотна характеристика
иа напреженията, подавани на високоговорителите
тър с разделителна честота
и А4, С4 — високочестотен филтър
с разделителна честота Дд. Елементите на този филтър се из­
числяват със зависимостите (9.10) и (9-11) за съответните разде­
лителни честоти. Стръмността на срязване на филтрите е 12 йВ/осА
Родната радиопромишленост засега не произвежда трилентово
озвучително тяло, в което всички разделителни филтри да са със
стръмност на срязване 12 йВ/ос1. Усвоените в редовно производ­
ство нови типове висококачествени български високоговорители
224
предоставят широки възможности за направа на такива озвучи­
телни тела.
Озвучително т яло 3 ОТЗО-1. Много добри резултати се по­
лучават от комбинирането на следните типове високоговорители:
нискочестотен — ВВК201Б4, купо­
лен средночестотен — ЕКС5221, ку­
полен високочестотен — ЕКВ2521
<или ЕКВ3721). Оптималните раз­
мери па озвучителното тяло н ори­
ентировъчното разположение на
високоговорителите са дадени на
фиг. 9.36. Паспортната мощност на
това о:звучнтелно тяло е 30 Ш, вход­
ният му импеданс — 4 й, а номи­
налният му честотен обхват е 40
20 000 Нг. Разделителните честоти
се избират така: /рх = 700 Нг и
/р-з = 4000 Нг. За получаването на
посочените разделителни честоти
елементите на филтъра трябва да
бъдат със стойности:
— А], Ад, Ср и Сд— съгласно
табл. 9.1 за /р = 700 Нг.
— Аз=0,3 тН ; Сз = 6 рР; Ц =
=0,22 тН ; С4 = 4 рр.
При определяне стойностите на
елементите на филтъра е взето Фнг. 9.36. Кутия за озвучителното
пред вид, че импедансите на ви­ тяло тип 3 ОТЗО-1
сокоговорителите за разделител­
ната честота не са равни помежду си. Използуван а е фактическата стойност на импеданса за съответната разделителна
честота, а не номиналната стойност.
Разделителната честота /рд може да се приеме и равна на
3000 Нг. Тогава стойностите на елементите на филтъра Ад,
Сд, С4 се приемат от табл. 9.1, като
=
С д=С 1т,
С4 = С21 (индексът т означава елемент от таблицата).
Индуктивностите Ад и А4 са със стойности, близки до даде­
ните в табл. 9.2, и могат да се реализират конструктивно, като
се използуват данни за индуктивности с близка стойност. Полу­
чава се «д=74 нав. (:за Аз = 0 ,З т Н )и Й4=63нав. (за А4 = 0,22тН ).
Озвучително т яло 3 ОТЗО-2. Същата комбинация от висо­
коговорители може да се реализира и за озвучително тяло с ио-минален импеданс 8 й, като се използуват високоговорители
^5 В исокоговорители и о зву чн тел н и т ел а
225
с номинален импеданс 8 й, т. е. ВВК201Б8, ВКС5231 н В1СВ2531
(или ВКВ3731). Стойностите на елементите на филтъра
А . Су
и Сд са дадени в табл. 9.1. Останалите елементи имат стойност
/3 = 0,6 геН; Сз = 3 р,Р; /<4 = 0,44 тН ; С4 =2 рР.
За получава!-:е на ин­
дуктивност /,4 = 0,44 т Н
с конструкцикга, за коя­
то е съставена табл. 9.2, е
необходимо броят на на­
вивките да бъде п\ = 94.
Описаното
озвучи­
телно тяло и в двата си
варианта (4 н 8 й) от­
говаря по всички пока­
затели на изискванията
за озвучителни тела от
категория Н! — Р1.
Озвучително т яло
3 ОТ50-1. Трилентово
озвучително тяло от ка­
тегория Н1 — р 1 с номи­
нален импеданс 4 Й .мо­
же да се получи н от
следната комбинация от
български високогово­
рители: нискочестотен
високоговорител — ВКН
12 2 1,
средночестотен
куполен високоговори­
тел—ВКС5221, високо­
честотен куполен висо­
коговорител — ВКВ2531
(два броя, свързани в
паралел, съгласнофиг. 9.25 6 ).Налага се използуването на два
броя високочестотнивисокоговорители, тъй като тяхната чувстви­
телност е по-малка с около 3 йВ от чувствителността на ВКН1221.
Оптималната конструкция и разположението на високоговорители­
те са дадени на фиг. 9.37. Паспортната мощност иа озвучителното
тяло е 50 Ш, а номиналният му честотен обхват — 40—20 000 Нг.
Може да сеизползува описаният вече разделителен филтър за
високоговорители с номинален импеданс 4 й, даден към ОТЗО-1
Озвучително т яло 3 ОТ50-2. Същото озвучително тяло мо­
же ,ца се реализира и с номинален импеданс 8 й. За целта тряб­
226
ва да се използуват следните високоговорители: ЕКН1231, ВКС5231
II ВКВ2521 (два броя, свързани последователно, съгласно фиг. 9.25 а).
Използува се описаният филтър за 8 -омови високоговорители, да­
дем към 3 ОТЗО-2.
Фиг. 9.38. Електрическа схема на свързване на високого­
ворители с различен импеданс за получаване на озвучително
тяло с входен импеданс 4 а
Вместо високоговорителите ЕКВ2531 или ВКВ2521 могат да
се използуват съответно ВКВ3731 или ЕКВ3721.
П
2
лУ
ББЯт!
вксвгз!
Ь
Г
1вч
ВК8253Г
Фиг. 9.39. Електрическа схема на свързване на високоговорители
с различен импеданс за получаване на озвучително тяло с вхо­
ден импеданс 8 а
Озвучително т яло 3 ОТ50-3. Вместо два високочестотни ви­
сокоговорителя в 3 ОТ50-1 може да се използува само един. Из­
равняването на честотната характеристика може да се осъществи
227
по две начина, които имат за цел намаляване ефективността на
нискочестотння високоговорител.
Първият начин е да се увеличи масата на подвижната му
система с 1 0 — 1 2 §, като се залепи към върха на к о н у с а н а
мембраната (под шапката) пръ­
стен от немагнитен материал.
По този начин се понижава ре­
зонансната честота на високо­
говорителя и на озвучителното
тяло, долната гранична честота
на озвучителното тяло ще бъде
по-ниска. Но в същото време се
увеличава качественият фактор
на озвучителното тяло и пре­
ходните процеси ще бъдат попродължителни. Конструкцията
на озвучителното тяло е съща­
та като тази от фиг. 9.37. Раз­
положението на високоговори­
телите може да бъде като това
от фиг. 9.36, но те могат да се
разположат и един над друг.
Използува се филтърът от озву­
чителното тяло 3 ОТЗО-1.
Озвучителни т ела 3 ОТ50-4
С}
а 3 ОТ50-5. Те са идентични
Фиг. 9.40. Трилентово озвучите.чно тяло
на озвучителното тяло 3 ОТ50-3,
а — конструкция иа кутията за тип
но в тях е осъществен вторият
3 ОТ50 6 и 3 ОТ50-7
4.:
и
С4
ВКС522Г
В&ШБ8
ВЧ
В//82531
Б)
Фиг. 9.40
6 — електрическа схема на свързване за тип 3 ОТ50-6
228
/
В4
начин за изравняване на честотната характеристика. Той се съ­
стои в следното;
— За озвучително тяло с номинален импеданс 4 Й (3 ОТ50-4)
се използува нискочестотен високоговорител с номинален импе-
■■Си
8л
N
N
СЧ
ВНС5231
нч
Ш201Б4
ВЧ
БКВ2Б2;
В)
Фиг. 9.40
в — електрическа схема на свързване за тип 3 ОТ50-7
данс 8 й, т. е. тип ВКН1231. Свързването му към филтъра е съ­
гласно схемата от фиг. 9.38. Стойността на
трябва да бъде
8 й/20 \У. При тези условия нискочестотният високоговорител
консумира два пъти по-малка мощност от средночестотния и от
високочестотния, ако на входа се поддържа постоянно напреже­
ние. Използува се филтърът от озвучителното тяло 3 ОТЗО-1.
— За озвучително тяло с номинален импеданс 8 й (3 ОТ50-5)
се използува нискочестотен високоговорител със ^„ = 4 й, т. е.
тип ВКНГ221. Свързването на високоговорителите към филтъра е
съгласно схемата от фиг. 9.39. Стойността на
е 4 й/20 V/.
Условията на работа на високоговорителя тип ВКН 1221 са същите,
както при озвучителното тяло 3 ОТ50-4. Използува се филтърът
от озвучително тяло 3 ОТЗО-2.
Озвучително т яло 3 ОТ50-6. Реализацията му изисква за­
мяната на нискочестотния високоговорител тип ВКН 1221 в оз­
вучителното тяло 3 ОТ50-1 с два високоговорителя тип ВВК201Б8.
Използува се кутията, цоказана на фиг. 9.37. Ориентировъчното
разположение на високоговорителите е дадено на фиг. 9.40 о..
Свързването пм към разделителния филтър от озвучително тяло
3 ОТЗО-1 се осъществява съгласно схемата, дадена на фиг. 9.40 б.
229
Това тяло има следните параметри: номинален импеданс — 4
паспортна мощност — 50 IV, номинален честотен обхват — 40 —
20000 Нг.
Озвучително т яло ЗОТ50-7. То представлява разновидност на
озвучителното тяло 3 ОГ50-6. Използуват се нискочестотни и
висогхочестотни високоговорители с номинален импеданс 4 й и
средночестотен високоговорител с номинален импеданс 8 й, т. е.
типове ВВК201Б4, ВКС5231 и ВКВ2521. Свързването на високого­
ворителите към филтъра от озвучително тяло 3 ОТЗО-2 е да­
дено ка фиг. 9.40 б. Номиналният импеданс на озвучителното
тяло е 8 0. Останалите му параметри са като на 3 ОТ50-6.
По принцип при трилентовите озвучителни тела също могат
да се използуват басрефлекси и пасивни гвлъчватели за подоб­
ряване възпроизвеждането на ниските честоти.
230
ИЗПОЛЗУВАНА ЛИТЕРАТУРА
1. Б е н и н , М. С. и А. С. П о д у н о в. Звукотехнкка. М., ДОСААФ
СССР. 1976.
2. Б е р а н е к , Л. Акустическне измерения. М„ Иностранной литератури.
1952.
3. В о д е н и ч а р о в . .П. Към проблема за увеличаване на полезния магни­
тен поток и работната индукция в предназначените за електродинамични високо­
говорители магнитни системи с централен лят постоянен магнит от сплави „Ал­
нико“. Варна. Първа конференция по акустика, юни 1973.
4. В ъ л ч е в . И в . Електроакустика. С., Техника, 1975.
5. В ъ л ч е в, И в . и Д. К о т е в. Изследване влиянието на височината,
местоположението и преместването на звуковата бобина върху нелинейните из­
кривявания при електродинамичните високоговорители. Варна, Първа конферен­
ция по акухтика, юни 1973.
6. Г е н 3 е л ь, Г. С. и А. М. 3 а е з д н и й. Основи акустики. М. — .П., Морской транспорт, 1952.
7. З ф р у с с н , М. М. Громкоговорители и их примененне. М., Знергия, 1976.
_
8. З а р к о в , Н. Акустика на зали и борба с шума. С., Техника, 1971.
’ ‘ ■ 9. М а л я к о в, С л. Висококачествено възпроизвеждане на музика в къщи.
С ., Техника, 1974.
10. М а р и н о в. А с . Електроакустика. С., Техника, 1961.
11. П о п я н е в , Д. Ф. Акустични измервания посредством камери с малък
обем, С.. Дисертационен труд, 1975.
12. П о п я н е в, Д. Ф. Нискочестотен високоговорител за Н! — Р1 пели.
С., Радио, телевизия, електроника, 1971, кн. 9.
13. П о п я н е в , Д. Ф. Резонансна честота и качествен фактор на савз^чително тяло с пасивен излъчвател, управляван от гъвкавостта. С., Научна сесия
по случай деня на радиото — 7 май, 1977, т. IV.
14. П о п я н е в , Д. Ф. Озвучително тяло със затворен обем и ниска резо­
нансна честота. Авторско свидетелство рег. .МЬ22С22, МПК О 10К10/00, с приор.
от 19. IV. 1975.
15. П о п я н е в, Д. Ф. Озвзшително тяло с пасивен и.тлъчвател. Авторско
свидетелство рег. № 35883, с приор. от 1. IV. 1977.
16. П о п я н е в, Д. Ф. и И в. Ф л о р о в. Нова серия миниатюрни високо­
говорители, предназначени за вграждане в портативни радиоустройства. С., Електропромишленост и приборостроене, 1974, кн. 4.
17. Р и м с к и й-К о р с а к 0 в, А. В. Злектроакустика М., Снязв,
1973.
18. С к у ч и к , Е. О снови акустики. М „ Мир, 1976, т. I и т. И.
19. Ф у р д у е в , В. В. Електроакустика. С., Иаз^ка и изкзттво, 1956.
20. Ф у р д у е в, В. В. Акустическне основи вещания. М., ГИЛВСР, 1960.
21. Ш и ф м а н , Д. X. Громкоговорители. М. — Л. Знергия, 1965.
22. Ц в и к е р , 3. и Р. Ф е л ь д к е л л е р . Ухо как приемник информации.
М., Связь, 1971.
23. 5 1 о Ь о « 1 а , Е., М. 5 1 е 1 а п . Еерго(1ик1огу а гергойнсЛогоуе 8ои51ауу.
РКАНА. 5КТЕ, 1976.
231
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговор
.............................................. • ............................................................
3
Г л а в а 1. Основни понятия
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
В ъведение....................................................................................................................
З в у к ....................................................................................................................• . .
Ш у м .............................................................................................................................
Звукова вълна и звуково поле . . . • ........................................................
Характеристики на звука и звуковото поле ................................................
Чист з в у к ....................................................................................................................
Други т е р м и н и .................................• .................................................................
Ниво и логаритмични е д и н и ц и .........................................................................
Честотен спектър на звуковите и зт о ч н и ц и ....................................................
Глава
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8
2 9.
5
5
7
7
8
10
13
15
16
II. Кратки сведения за човешкия слух
Въведение
.............................• .............................................................................
Праг на чуваем остта.......................................................................................... •
Праг на болезненото усещане
. . • . • ....................................................
Зона на слуховото в ъ з п р и я т и е .........................................................................
Височина на тоновете
......................................................................................
Гръ.мкост. Ниво на г р ъ м к о с т т а .........................................................................
Маскировка на звукови си гн али .........................................................................
Бннаурален е ф е к т ...................................................................................................
Възприятие за тембър на звука . . • .............................................................
17
17
19
19
20
21
22
25
26
Г л а в а III. Електроакустични преобразуватели
3.1. Електромеханична и електроакустична аналоги я...........................................
3.2. Електромеханичен преобразувател
. • ........................................................
3.3. Механична и електрическа еквивалентна заместителна схема на елек­
тромеханичен преобразувател-двигател
........................................................
27
35
39
Г л а в а IV. Класификация и основни параметри
ка високоговорителите
4.1. Обши сведения
.................... • .............................................................................
4.2. Класификация и приложение на високоговорителите...................................
4.3. Геометрични определения за електродинамичните високоговорители .
4.4. Електрически характеристики на в и со к о го во р и тел и те..............................
4.5. Електроакустични характеристики на високоговорители.те......................
43
44
46
47
57
Г л а в а V. Принцип на действие и устройство
на електродинамичните високоговорители
5.1. Принцип на действие на електродинамичните високоговорители . . •
5.2. Устройство на електродинамичните високоговорители . . . . . . . .
232
73
76
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
Магнитни системи за електродинамичните високоговорители...........
77
Звукова б о б и н а
• • .
83
М е м б р а н а .............................................................• ............................................
86
Трсптилка (центрирагца ш а й б а ) ...................................................................
94
............................................................................................................
97
Шапка . .
Шаси (корпус)
...........................- .......................................................................
98
Изводи
....................................................................................................................
100
Г л а в а VI. Фактори, определящи основните показатели
на електродинамичните високоговорителя
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
Фактори, от които зависи чувствителността па високоговорителите . .
103
Фактори, от които зависи честотният обхват на високоговорителите . .
108
Фактори, определящи нелинейните изкривявания на високоговорителите 119
Фактсфи, които определят насочеността на високоговорителите . . . .
134
Фактори, които определят качествения фактор на висококоговорителте
и продължителността на преходните им п р о ц е с и .................................
135
6.6. Влияние на меден пръстен върху показателите на високоговорителя . 138
Г л а в а VII. Видове електродинамични високоговорители
7.1. Клас1! ф и к я п и я .....................................................................................................
7 .2 . [!р'. 1С ь.-,-ин;п'елни п а р а м е т р и .................................................................................
141
142
7.3. Т 1.ПОВО означение на българските високоговорители...................................
7.4. Еасивзлентна електрическа заместителна схема на трептящата система
144
н,| електродинамичните внсокогсворители..................................................
145
7.5. Широколентови в исокоговори тели ...............................................................
148
7.6. Нискочестотни в.асокоговорители..................................................................
153
7.7. Срс-лночесютни ви со ко го во р и тел и ..............................................................
1.57
160
7.8. Високочестотни в и с о к о го с о р и ге л и ...............................................................
Г л 0 п а VIII. Основни пвраметрн на озвучителните тела
8.1. Лкустично оформление на ви со к о го во р и тел и те............................................
166
8.2. Еквт.ралетна електрическа заместителна схема на трептящата система
иа о.вучително тяло със затворен о б е м .................................................
172
8.3. Оз!’учителг!о тяло с фазоинвертор (басрефлекс) .......................................
174
8.4. Озр.уч.ттелно тяло с пасивна м е м б р а н а ........................................... ... . . .
177
8.5. Клйс.тфмкацчя на озвучителните т е л а ......................................................
179
8.6. Геометрични определения...............................................................................
179
8.7. Опювни електрически и електроакустични параметри ка озвучителните
т е л а ..........................................................................................................................
180
8.8. Ос 1!Оьни парамттри на озвучителните тела от Н1 — Р1 к л а с ...........
181
8.9. Фактори, които определят основните пара.метрн на озвучителните тела
183
Глава IX. Видове озвучителни тела
193
9.1. Едиолснтоаи оззучителни т е л а .......................................................................
9.2. ОзЕучнте.ши те ш с фазоинвертор (басрефлекс ) • ............................
195
9.3. Ощт-чиге ши тета с пасивна м ем бран а......................................................... 195
9.4. Двулеиюви Озвучителни т е .л а ..............................
196
9.5. Тритгчтови о.твучителнн т е л а .......................................................................
218
Използуваиз л и щ р т т у р а ...............................................................................................
221
233
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
6 306 Кб
Теги
tela, visokogovoriteli, 1popyanev, ozvuchitelni
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа