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

ж е н ия обратной

связи.

Это

поясняется

схемой

рис. 4.26.

К а б е л ь

м е ж д у микрофоном

и

входом

усилителя

имеет

двойной

э к р а н .

Внешний экран — з а щ и т а

от

паразитных

электрических

полей.

Внутренний

экран подключен через

цепь обратной связи в катоде вход­

ного каскада, так что

напряжени е

па нем совпадает

по

ф а з е

с напря ­

жением,

р а з в и в а е м ы м

микрофоном

на входе усилителя, и по амплитуде

почти равно

ему.

Влияние

емкости

между

центральным

проводом

и

внутренним

экрано м

уменьшается

во столько раз, во сколько

разность

Рис. 4.26.

Компенсация

влия­

м е ж д у н а п р я ж е н и е м

входа

и

об­

ратной связи

меньше

н а п р я ж е н и я

ния емкости входа предвари­

тельного

каскада

усиления

и

входа.

соединительного кайеля конден­

С оврем ем и ы й

изм ерите льны й

саторного микрофона

конденсаторный микрофон с диамет ­

ром д и а ф р а г м ы 0>3 см, позволяющий

измерять

звуковое

давление

в

воздухе до

частот порядка

100

кГц,

имеет

собственную

емкость,

всего ~ 5

пФ. Естественно,

что

без

компенсации

емкости

входной

цепи и кабел я возникла бы

б о л ь ш а я

потеря

чувствительности

та­

кого микрофона .

Микрофон направленного действия

Конденсаторный

микрофон

направленного

действия

имеет

д в е

одинаковые

д и а ф р а г м ы ,

воспринимающие звуковое давление . Д и а ­

ф р а г м ы расположены

симметрично

по

обеим

сторонам

неподвиж ­

ного электрода,

к а к

показано

на рис. 4.27а. Неподвижны й

элек ­

трод имеет ряд сквозных отверстий

и выемок. Объемы воздуха

в

выемках

межд у

д и а ф р а г м а м и

и электродом

составляют

акусти­

элементы составляют

звено

акустического

симметричного

филът-

тра,

на входе и выходе

которого подсоединены д и а ф р а г м ы . Сна­

р у ж и

на микрофон действуют давлени я звуковой волны р\ и р%

Если

сопротивления

д и а ф р а г м ы

равны

волновому

сопротивлению

звена

фильтра, то половина

амплитуды

давления,

действующего

с н а р у ж и на микрофон,

приходится на

д и а ф р а г м у

и половина

—

на вход звена фильтра .

Тогда

фильтр

создает

только

з а п о з д а н и е

по времени акустического давления, распространяющегося

внутри

микрофона

(по пути

1').

Ф а з о в а я постоянная

этого

фильтра

м о ж е т

быть

подобрана так,

что время

Тф з а п о з д а н и я

волны

от д и а ф р а г ­

мы /

к д и а ф р а г м е 2

внутри

микрофона

равно

времени

з а п о з д а н и я

волны, обходящей микрофон снаружи, когда эта волна

п а д а е т

нормально

к д и а ф р а г м е :

Тф—і/с0 --

В

общем случае запоздание волны при обходе с н а р у ж и

микро ­

фона

зависит от у г л а , п а д е н и я

волны

9.

М о ж н о принять,,

что

оно-

п р о п о р ц и о н а л ь но

cos-6, ( т = т ф С о з 6 ) ,

и

написать

д л я

давлений,

действующих

на

д и а ф р а г м ы

с н а р у ж и : р 2 / 2 =

(рі/2)ехр{—ішт/фХ

X cos 0 } . Волна звукового

давления,

п р о ш е д ш а я

внутри

микрофо­

на

от задней

д и а ф р а г м ы

к

передней,

запоздает

еще на

время т/ф,

так

что давление

на

задней

стороне

д и а ф р а г м ы

/

составит:

р\

= (л/2) ехр {— і со (тф

+

Тф cos в)} .

(4.80)

Соответственно давление на задней стороне

д и а ф р а г м ы 2:

р'2 = (Рі/2)ехр{—

і сотф}.

(4.81)

Д и а ф р а г м а 1

колеблется

под действием разности

давлений:

Pj

= P i / 2 — р ; =

(pi/2) [1 — ехр { — і ©Тф (1 + cos в)}].

Соответственно

д и а ф р а г м а

2 — под

действием:

Ри

= Р2І2 — р'2

=

(Рі/2) [ехр { — і сотф}—ехр { — і ©Тф cos 0 } ] .

Т а к

как величина

сотф<СІ, то, р а з л а г а я

экспоненты

в

степенные

ряды и сохраняя

только по два первых члена ряда,

получим:

Р/ = — (Рі/2) і сотф (1 - f cos 0), рп

= — (рі/2) і сотф (1 —cos 0).

(4.82)

Колебания

д и а ф р а г м ы ,

как

6)

следует из (4.82),

происходят

под

действием

сил,

зависящих

от угла 8 так, что

характерис ­

тики

направленности

этих сил

имеют вид кардиоид. При этом

Рі

максимально

при

8 = 0, а

Рп

при 0 = 1 8 0 ° . Ф а з ы

колеба­

ний д и а ф р а г м

будут

противо­

-Вых

положны .

Включим микрофон по схе­

ме, изображенной на рис. 4.275.

6

6

6

Если

д в и ж о к Д

установить

по­

середине

потенциометра,

то

+

0

-

н а п р я ж е н и я

поляризации

меж ­

в)

23

Zs

ду неподвижным

электродом и

I

д и а ф р а г м о й

2

не

будет.

Р а б о ­

тает

только

д и а ф р а г м а

/,

ха­

Ї

I

рактеристика

направленности

микрофона

—

кардиоида:

1 +

Р.НС. 4.27. Конденсаторный микрофон на­

Если

передвинуть

д в и ж о к

в

крайнее

левое

положение,

то

правленного

действдя:

схема

обе

д и а ф р а г м ы

поляризуются

а — капсюль

микрофона; б —

•включения;

в

— эквивалентная

схема

одинаково и,

следовательно,

капсюля

при

одновременном

приближе -

нии

д и а ф р а г м к неподвижному электроду н а п р я ж е н и я ,

генерируе­

мые

обеими частями

микрофона, с к л а д ы в а ю т с я : (1+cos 0) + (1 —

—cos 0) = 2 = const. Микрофон

действует как

ненаправленный .

При

установке д в и ж к а в

крайнем

правом

положении

поляри ­

зующие

н а п р я ж е н и я

на д и а ф р а г м а х

противоположны,

а

потому

жения можно изменять характеристику

направленности микро ­

фона.

Spi и Spn, действующие-

Следует обратить внимание, что силы

независимыми.

Это необходимо еще и потому, что звено акустиче­

ского

фильтра

внутри микрофона будет

д а в а т ь постоянное

по

вре­

мени

запоздание давления, независимое

от частоты л и ш ь

в

том

вому. Поэтому д и а ф р а г м ы такого

конденсаторного микрофона на­

тягивают слабо, чтобы

резонанс

их л е ж а л

в

середине

д и а п а з о н а

передаваемых частот

и

п р е о б л а д а ю щ и м было

вязкое сопротивле­

ние воздуха м е ж д у д и а ф р а г м а м и

и неподвижным электродом . Тог­

да м о ж н о приближенно достигнуть условия равенства

механиче ­

ского

сопротивления

д и а ф р а г м

волновому

сопротивлению

звена

фильтра .

4.9.

О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я О Г Р О М К О Г О В О Р И Т Е Л Я Х

В качестве оконечного устройства современного

р а д и о в е щ а ­

тельного тракта, трактов диспетчерской связи, установок

о з в у ч а ­

ния и звукоусиления применяются почти исключительно

громкого­

ворители. Головные телефоны используются

в основном

в к о м м е р ­

телефонной связи, где высокие уровни ш у м а

на месте приема

силь­

но ухудшают условия слушания через громкоговоритель.

Исторически головной телефон («трубка

Б е л л а » ) , хорошо из­

вестный из школьного курса физики, был предшественником

г р о м ­

коговорителя. Простейший громкоговоритель

в н а ч а л е представлял;

нитной системой

и рупором, приставленным к камере, з а м е н я ю ­

щей к р ы ш к у телефона .

В д а л ь н е й ш е м

получили распространение электромагнитные-

громкоговорители

с диффузором . У такого громкоговорителя вмес­

ность и уменьшить нелинейные

искажения . Однако электромагнит ­

ные громкоговорители все ж е

вышли из употребления, так как

искажений, связанных с тем, что явление

магнитного

притяжения,

на

котором

основан

такой

громкоговоритель, — четное.

Современные громкоговорители почти исключительно электро­

динамические . Л и ш ь

в некоторых случаях используются

электро­

статические

громкоговорители.

Громкоговорители

делятся

на:

1)

громкоговорители

прямого

излучения,

2)

громкоговорители с

и з л у ч а ю щ и м

рупором.

Громкоговорители

прямого

излучения

могут

быть с

конусным

д и ф ф у з о р о м

(излучателем)

звука — они обычно

называются

диф -

фузорными,

и с. плоской или

цилин­

дрической излучающей д и а ф р а г м о й

большого

размера .

Д и ф ф у з о р п ы е

громкоговорители в настоящее вре­

мя строятся исключительно на элек­

тродинамическом

принципе

и

со­

ставляют

наиболее распространен­

ный тип громкоговорителя как в ап­

паратуре

широкого

потребления,

т а к и в профессиональной

аппарату ­

ре вещания и звукозаписи. Громко ­

говорители

с

плоской

д и а ф р а г м о й

строятся как

электродинамического,

0 -

—0