Файл: Римский-Корсаков А.В. Электро-акустика.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 195

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

что только

самая

низкая

с о с т а в л я ю щ а я нелинейных

искажений —

вторая гармоника

частот

7500 Гц еще л е ж и т на границе

пере­

д а в а е м о г о

диапазона частот в аппаратуре высшего

класса .

С по­

нижением класса качества диапазон нормируемых искажений еще более сужается, а допустимые значения искажений растут. Некото­

рые устройства

тракта

могут

вызывать

заметные искажения не

только

при

больших уровнях

сигнала,

близких

к

номинальному,

но и при слабых сигналах . Поэтому

при контрольных

измерениях

на частоте 1000 Гц следует убедиться,

что коэффициент

гармоник

не превосходит

у к а з а н н ы е в табл . 4.1

величины

при сигнале,

име­

ющем

уровень на 20 д Б ниже, чем номинальный .

 

 

 

 

 

Н а

качество

воспроизведения музыки

и речи

сильно

влияет на­

личие посторонних шумов, прослушивающихся во время

передачи.

Источником

их может

быть и электроакустическая

аппаратура —

микрофоны

и

з в у к о з а п и с ы в а ю щ а я

аппаратура .

Приведем

ре­

зультаты исследования

слышимости

шумов при передаче

звуковых

программ . В табл . 4.2 д а н ы в децибелах

значения

уровня

помехи,

л е ж а щ е й на

пороге заметности, относительно

номинального

уров­

ня сигнала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эти

данные

показывают, что требования к входным

цепям и

микрофонам трактов передачи музыки и речи весьма

жестки .

Слушатель,

находящийся

непосредственно

в концертном

или

театральном зале, ощущает звуковую перспективу — направление

на

отдельные

источники звука (музыкальные инструменты

оркест­

ра,

актеров,

певцов)

благодаря

бинауральному

слуху. При слу-

 

Т А Б Л И Ц А

4.2

 

 

 

 

 

 

Уровень помехи при характере шума

 

 

 

 

Тональные составляющие фоны пере­

 

 

 

Класс качества тракта

менного тока питающей сети

равномерный по

 

 

 

 

спектру («белый»)

 

 

 

на частотах

на частотах

шум

 

 

 

 

50—100 Гц

150—200 н 600 Гц

 

 

 

Высший

 

—75

—80

—80

 

 

Первый

 

—70

—80

—75

 

 

Второй

 

- 6 0

—80

—70

 

 

Третий

 

—50

- 8 0

—70

 

шании той ж е программы, воспринимаемой одним

микрофоном или

д а ж е группой

микрофонов, при передаче сигнала

по одному

кана ­

лу этот эффект теряется и натуральность передачи страдает . По ­ этому современные высококачественные передачи и звуковое соп­ ровождение кинокартин (в основном широкоэкранных и п а н о р а м ­ ных) делаются многоканальными .

128

И д е я восстановления звуковой перспективы путем передачи по

нескольким

раздельным к а н а л а м

от нескольких

микрофонов, рас ­

ставленных

вдоль

эстрады

(оркестра, сцены),

была р е а л и з о в а н а

Флетчером

в С Ш А

в 1937

г. К а к

оказалось, с

помощью трех- и

пятиканальных систем удается достаточно хорошо воспроизвести звуковую перспективу. Качество воспроизведения звуковой перс­ пективы зависит от целого ряда условий в такой системе: от вида характеристик направленности микрофонов и громкоговорителей системы, от способа их р а з м е щ е н и я и от места расположения слу­ шателя относительно системы громкоговорителей. Характеристики

таких

систем

и требования к ним в настоящее время

исследуются.

4.5.

Л Е Н Т О Ч Н Ы Е Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е

М И К Р О Ф О Н Ы

 

Микрофоны с косинусоидальной

характеристикой

направленности

 

 

 

Схематическое и з о б р а ж е н и е этого

микрофона

дано на рис.

4.14а.

Л е г к а я

гофрированная алюминиевая ленточка

натянута в

з а з о р е

м е ж д у полюсными наконечниками сильного постоянного маг-

Рис. 4.14. Ленточный электродинамический микрофон с косинусоидальной харак­

теристикой направленности:

а — схематическое изображение; б— механическая система; в — электрическая эквивалентная схема

нита. Звуковые волны могут воздействовать на ленточку с обеих

сторон. Если, как показано на

рисунке, плоская

звуковая

волна

падает на микрофон нормально

(по направлению

стрелки

а), т о

5 - 3

! ;

129

д а в л е н ия по обе стороны ленточки будут разными вследствие за ­ поздания волны по фазе к обратной стороне микрофона . При па­

дении волн

под углом

9 0 ° к

нормали

(вдоль стрелки б),

очевидно,

амплитуды

и ф а з ы с

обеих

сторон ленточки

будут

одинаковы .

В первом случае ленточка будет двигаться и на

ее концах появит­

ся

э л е к т р о д в и ж у щ а я

сила,

а во втором

она

будет

неподвижна .

К а к

видно,

такой микрофон

обладает

направленностью .

 

Так как

микрофон

д е л а ю т небольшим,

т а к

что почти

во всем

рабочем диапазоне частот его размеры малы по сравнению с дли­

ной

волны, то

волна огибает микрофон, практически не

изменяясь

по

амплитуде

и

лишь з а п а з д ы в а я

по

фазе .

З а п о з д а н и е

по

фазе

пропорционально

толщине

полюсного

б а ш м а к а и зависит от

угла

падения волны. Пусть АА'

и ВВ'—

передняя

и з а д н я я

плоскости

полюсов микрофона . Если отбросить одинаковые по величине запо ­ здания звуковой волны от этих плоскостей до обеих сторон ленточ­

ки и отсчитывать фазу волны от плоскости СС, проходящей через

середину

ленточки, то запоздание волны, подходящей к плоско­

сти

ВВ',

составит —(corfcos8)/2с 0 , а опережение волны, подходя­

щей

к АА',

составит + (tod cos 6)/2с 0 .

Таким образом, механико - акустическая система такого микро­ фона, его приемная антенна, может быть уподоблена малой ди - польной антенне, д л я которой характеристика направленности имеет вид (4.32), a d приблизительно соответствует ширине полюс­

ных

б а ш м а к о в .

Так

как

в основной части д и а п а з о н а

рабочих

ча­

стот

М < с 1 , то

д л я

Ф(Э)

м о ж н о принять значение из

(4.326).

Ч у в ­

ствительность антенны может быть получена на основании данных

сопротивления

излучения и коэффициента концентрации д л я

малой

колеблющейся

сферической антенны

и формул (4.26) и

(4.23):

EUp=SkD~\/r~Q,

где

Q — коэффициент

концентрации, в данном слу­

чае равный трем, S

и D — поверхность и диаметр некоторой

колеб­

лющейся сферы, эквивалентной антенне микрофона . Точное_опре-

деление 5 и D

затруднительно . Обычно считают, что SD УQ

соот­

ветствует произведению п л о щ а д и ленточки Sn

на ширину

полюс­

ных б а ш м а к о в

d, т а к что в направлении перпендикуляра

к

ленточ­

ке EnpttStfkd,

и тогда д л я любого н а п р а в л е н и я

падения

волны си­

ла, д е й с т в у ю щ а я

на ленточку,

 

F (в) = ЕПрр

cos 0 = pSn kd cos 0.

(4.47)

Чувствительность микрофона м о ж н о рассчитать, воспользовав ­

шись

общей

ф-лой

(3.63). Д л я

этого

 

положим, что сторона

2 —

электрическая сторона

микрофона,

а

1

— механическая .

 

Тогда

Vr+-i

— Т о к

в сопротивлении нагрузки

(zB),

подключенной

к

 

з а ж и ­

мам

микрофона .

Эту нагрузку

м о ж н о

считать активной

( 2

Н = ^ Н ) -

f j - ^ p ^ ) — с и л а ,

действующая

на

механическую систему

микрофо ­

на, в ы р а ж а ю щ а я с я

ф-лой (4.47),

Мг

— коэффициент

преобразова ­

ния, который д л я рассматриваемого электродинамического

микро­

фона

равен

В.1; В —

магнитная

индукция

м е ж д у полюсными

 

нако­

нечниками;

/ — длина

ленточки;

гг^у*-

электрическое

сопротивле-

130

ниё микрофона при заторможенной ленточке. М о ж н о пренебречь индуктивностью ленточки и считать 22(-и) чисто активным, равным Ro; zi(„)—механическое сопротивление подвижной системы микро­

фона в

отсутствие

тока

(при разомкнутых

з а ж и м а х

м и к р о ф о н а ) .

 

Д л я

определения

механического

сопротивления подвижной

си­

стемы

микрофона

воспользуемся

методом

 

электромеханических

аналогий. Н а т я н у т а я

ленточка

может

быть

уподоблена

струне.

В области частоты лервого резонанса, когд а

« а

ленточке

уклады ­

вается -половина волны поперечных колебаний,

согласно

данным

таблицы 2.1, ее можн о представить системой сосредоточенных

па­

раметров: массы (тл)

и

гибкости

(сп),

которые

в ы р а ж а ю т с я

че­

рез

размеры,

плотность

м а т е р и а л а

ленточки

и

ее н а т я ж е н и е :

/ п л

= 0,5іт, где

т — полная

масса

ленточки,

а

сл

= 4:1/ (n2F0),

 

 

F0—

полная

сила н а т я ж е н и я ленточки. Колеблясь

под

действием

пада ­

ющей на нее звуковой волны ![т. е. силы JF (в)], ленточка сама

излу­

чает звуковые волны. Так как она весьма

м а л а

по

сравнению с

длиной

волны,

то

ее

можно

считать

малой осциллирующей

 

антен­

ной, сопротивление излучения которой можн о определить при по­

мощи формул ы п. 2 сводки,

помещенной

в п а р а г р а ф е 3 гл. I V , при­

няв п л о щ а д ь поверхности ленточки

5 Л

за

поверхность

малой ко­

леблющейся сферы радиуса

г э = ( 5 л / 4 я ) 1 / г -

Т а к к а к

га

значительно

меньше длины волн в воздухе практически во всем

интересующем

нас диапазон е частот, то можно' записать:

 

 

 

1

8

 

 

 

 

 

[— {kr3)i-\-\

— kr3 .

 

 

 

 

Т а к и м образом, в эквивалентную

механическую

систему с со­

средоточенными постоянными следует включить еще реактивное, со­

противление: 1Х = 1р_оСоОл" - kr3

= mmB,

где тв — масса соколеблю -

 

8

 

 

 

 

 

щегося воздуха, и г и = 5

3 р 0 с 0 с о 4 / ( 4 8 я 2 )

—

весьма

малое

активное

сопротивление излучения. Н а

рис. 4.146

и з о б р а ж е н а эта

система.

Сила F(Q) приложен а к

массе

ленточки,

которая

колеблется вмес­

те с соколеблющейся массой воздуха и при этом с ж и м а е т и рас ­ тягивает гибкий элемент (сп), одновременно излучая звуковые вол ­ ны (весьма слабые) б л а г о д а р я активному сопротивлению излу­ чения. Все элементы системы оказываютс я соединенными в узел и, таким образом, составляют простую последовательную цепь в эк­ вивалентной электрической схеме, сопротивление которой следует

записать в виде суммы: т(т„+тв)

 

+ (ісо с л ) - 1

+ гП З п. Величиной г„,

в виду того

что А г - e l

и (r&)4 <C (br)2,

дл я простоты пренебрежем

и

примем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г т

-+

і со (т„ + тъ) + (і со сл)~1 =

і со т ( 1 —

соо/со2)

,

(4.48)

где cog =

(i/псл) - 1

— резонансная

частота подвижной

системы мик­

рофона;

 

 

 

 

 

 

 

 

/п=отг л - 1 - т в

— суммарна я

эквивалентна я

масса

ленточки

и

соколеблющегося

воздуха.

 

 

 

 

 

 

5 *

 

 

 

 

 

 

 

 

131

Смотрите также файлы