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

Р а с ч ет показывает,

что mi = mi>Dl (с0ан), где и — а м п л и т у д а

ско­

рости высокочастотного

колебания д и ф ф у з о р а ; с0 — скорость звука .

Если / П і - C l , то в ы р а ж е н и е дл я коэффициента нелинейных

ис­

ставляющей этого сопротивления

от частоты в области частот вы­

ше критической (см. п а р а г р а ф 4.

3).

чтобы механическое сопротивление подвижной системы

| Jo + Ьа |

было

бы т о ж е частотнонезависимым . Это достигается в

основном

тем,

что основные два резонанса механико-акустической

системы

тухание в

системе д е л а ю т в о з м о ж н о

большим.

Д л я того, чтобы

затухание

не в ы з ы в а л о бесполезной

з а т р а т ы

механической или

теля, систему

конструируют

так, что затухание ее обусловливает­

ся полезным

сопротивлением излучения. Та к ка к волновое сопро­

тивление воздушной среды

невелико, то дл я получения большой

тивления излучения прибегают к

акустической

т р а н с ф о р м а ц и и

входного сопротивления с помощью та к называемой

предрупорной

камеры .

Н а рис. 4.28 и з о б р а ж е н а головка

рупорного громкоговорителя

с подвижной системой

и горлом рупора. П л о щ а д ь д и а ф р а г м ы

зна­

чительно

больше

п л о щ а д и

горла рупора. Акустическое сопротив­

ление входа рупора,

в

соответствии со с к а з а н н ы м

в п а р а г р а ф е

4.5,

пересчитывается

к механическому, действующему

со стороны пред­

рупорной

к а м е р ы

на д и а ф р а г м у , по формуле:

5Н =

5руп5д/5р;

5ру„ =

p0cgS0.

Б л а г о д а р я

с ж а т и ю

(расширению) воздуха в

предрупорной

ка­

мере о б ъ е м н а я

скорость в

горле рупора несколько меньше объем-

ной скорости воздуха, вытесняемого диафрагмой . К а м е р а

играет

роль, шунтирующей акустической гибкости. П о л н а я

эквивалентная

схема

механико-акустической

системы

рупорного

громкоговорите­

л я и з о б р а ж е н а на рис. 4.37а.

Пр и з а м е н е т р а н с ф о р м а т о р а

с

на­

грузкой Зруп, приведенной к первичной

цепи, нагрузкой %'и =

п 2

5 р у п

схема

упрощается, ка к изображен о на

рис. 4.376. В области

низ-

а

— полная схема; б — приведение сопротивления рупора к диафрагме; в — схе­

ма

для области низких частот; г—схема для области резонанса диафрагмы, д —

I

Ъ I = [ ^ + ( с о с д Г 2

] 1 / 2 .

(4.88)

Н а

частоте, близкой

к резонансу, обусловленному

гибкостью

незначительно, та к ка к гибкость с в

м а л а . Поэтому

искомый модуль

сопротивления близок к величине

j ' H (рис. 4.37г).

Н а высоких ча­

действием т д и с в

пренебрегать у ж е нельзя.

Модуль механическо­

го сопротивления

можн о определить, исходя

из

схемы

рис.

4.37д:

I 5 I = [ i'; + <*2m*a +

s ' 2 - c B 5 " / m A ) 2 ] , / 2

/ ( l +

со2 с25 'г

ут

( 4 .89)

Согласно (4.89)

| j | растет

с увеличением

частоты. О д н а к о рост

лителе

в к в а д р а т н ы х скобках

под радикалом, близко к нулю. Пр и

частоте

со = [со| — ( C B J ' ) ~ 2 ] 1 /

2 >

где СО?, = (mRcB)~l,

выражени е во вторых

скобках

(4.89) о б р а щ а е т с я

в

нуль, и при дальнейше м увеличении

уменьшить

св и тем самым повысить частоту, на которой

начинает­

ся сильное

возрастание \%\. Это равносильно тому, что

резонанс

м е ж ду

cn и mR

д о л ж е н

л е ж а т ь

на возможн о более высокой часто­

те,

так

что

о

д о л ж н а

быть много больше частоты

резонанса

под­

вижной

СИСТеМЫ СОі= (і/ПдСд)— 1 / 2 .

)2

Д л я

более

точного

анализ а

свойств

рупорного

говорителя,

пользуясь общей схемой рис. 4.376, находят общий вид механиче­

ского сопротивления

| j | И С помощью

ф-лы

(3.71)

— зависимость

кпд

рупорного

громкоговорителя

от

частоты:

Ц = Re{Ma /3}/Re{z0

+ AP/5 } =

(1 + ( R e 3

; / ^ 2 ) (1 _ а ) » / © | + © 2 / а ) | ) » Н -

+ ( с о т д / 3 ; ) 2 ( 1

/ с о 2 ) 2 ] } - 1

,

сопротивление

где

0

—активное

электрическое

провода

подвиж ­

R

- с о 2

ной

катушки .

П о д с т а в л я я

М2=

( б / ) 2 - 1 0 ~ 9

и

R0=8l2/V,

где б — удельное

сопро­

тивление

провода

подвижной

катушки,

/ — длина

провода

катуш ­

ки,

V — объем

этого

провода,

получим

/ і н ) 2 ( 1

_ С

Й 2

т, =

{1 -

(10» б ь ' і т

[(I - с о 2 К

+

<o?/a>!)»+

( с

о

т д

/ £ й

] }

_

у

- і(4.90)

Исследования

этого

в ы р а ж е н и я

показывают, что

г\ =

)]тах

при

при

со =

соь

т. е.

w

=

[ l + 1 0 » 6 5 ' / ( W ) r ' .

(4.91)

Так как мы у ж е

установили,

что

следует

д е л а т ь

аг~>соі,

то на

высоких

частотах

в

выражени и

(4.90) можн о пренебречь членами

(ші/со)2

и

(ші/со2 )2 и тогда на частоте со2

г\Ш

» [ 1

+ W4u2ml/(B2Vz')

Г 1

•

( 4 - 9 2 >

И з

сравнения

выражений

(4.91)

и (4.92)

видно,

что ц т а

х

тем

больше,

чем меньше

%', но

T

f f l

наоборот,

растет

с

увеличением

3'. Это иллюстрируется рис.

4.38. Громкоговоритель, у которого при­

]( 2),

веденное

сопротивление

ь'2>ь{

> о б л а д а е т

меньшим

кпд,

но

зато

более равномерной частотной характеристикой . Таким

образом,

увеличивая

коэффициент

т р а н с ф о р м а ц и и

n = s^/so,

можн о

улуч­

tffaj)

,

шить

частотную

характеристику

громкоговорителя

ценой

уменыне -

горле рупора возникает интерференция

волн, приходящих из цент­

ра и

с периферии

д и а ф р а г м ы ,

излучение

на

высоких

частотах па­

дает .

Д л я

повышения

этого предела

на

высоких

частотах

приме­

няют

несколько

каналов, отводя­

щих

звуковые

волны

от

д и а ф р а г ­

мы к рупору, как показано схе­

матически на рис. 4.39.

П р е д е л передачи

низких

час­

тот головкой рупорного громкого­

ворителя

ставится

возрастанием

амплитуд

колебаний

д и а ф р а г м ы

с понижением

частоты.

П р и

за­

данной

мощности

и

независимо ­

сти от частоты механического со­

Рис.

4.39.

Уменьшение

.интерфе­

противления

системы

амплитуда

скорости

колебаний

д и а ф р а г м ы

ренции .волн в предрупорной ка­

мере

на 'высоких частотах

т а к ж е

не

д о л ж н а

зависеть

от

частоты,

а амплитуда

смещения ее

будет обратно

пропорциональ ­

на частоте. Поэтому

д л я

передачи низких частот

требуется

значи­

тельное

расстояние м е ж д у д и а ф р а г м о й

и к р ы ш к о й

предрупорной

камеры . Увеличивать

это

расстояние

нельзя,

т а к к а к

при

этом рас­

тет гибкость и ухудшается передача высоких частот. Т а к и м

обра­

зом,

имеется

некоторый

предел ширины

передаваемого

д и а п а з о н а

Влияние конечной длины рупора

Рупор ограниченной длины

о б л а д а е т резонансными

свойства­

ми. Вследствие этого активная

с о с т а в л я ю щ а я входного

сопротив­

ления рупора сложным о б р а з о м

зависит от частоты,

с о з д а в а я не­

равномерность

чувствительности

громкоговорителя .

Н е р а в н о м е р ­

ность частотной

характеристики

сопротивле­

ния

рупора

уменьшается, если д и а м е т р устья

dy

рупора

составляет примерно

Й-А/Я. Н а п о м ­

ним основные соотношения м е ж д у п а р а м е т р а ­

требуется диаметр

горла d0

не

более

2 см.

Тогда:

p = 2toK /c0 =

= 0,044 с м - 1 , /=i(2/ip)ln(dy/flf0 _)=;174

см . Таким

Образом,

для пере­

дачи рупорным громкоговорителем

низких

частот,

начиная

со

100 Гц, требуется рупор диаметро м

около

метра

и

длиной

более

полутора метров. Если ж е необходима

передача еще более

низких

частот, то р а з м е р ы

д о л ж н ы

быть еще больше . Поэтому

прибегают

к «сворачиванию»

рупора,

чтобы

уменьшить

хотя

бы

его

длину.

Т а к и е лабиринтные

рупоры

применяются

довольно

широко,

дл я

Широкогорлый громкоговоритель

Со.кращения размеров рупорного громкоговорителя

достигают

т а к ж е применением широкогорлого рупора . В таком

громкоговори­

теле используется электродинамическая головка с

б у м а ж н ы м ко ­

нусом небольшего р а з м е р а ( 0 ~ 1 5 см) , к а к в диффузорио м

гром­

коговорителе. Головку п о м е щ а ю т в пред-

рупорную камеру, д а ю щ у ю лишь

неболь­

шой коэффициент

трансформации , подсое­

диненную к короткому рупору с широким

горлом. Такое устройство позволяет улуч­

шить излучение д и ф ф у з о р н ы м

громкого­

ворителем

в

области

низких

и

средних

частот

б л а г о д а р я

увеличению

сопротив­

ления

излучения,

создаваемому

рупором .

Рис. 4.41. Широкогорлый

Н а

высоких

частотах,

по существу, излу­

чает

просто

конусный

диффузор

громко­

рупорный громкоговори­

говорителя.

Устройство такого рупора

тель

и з о б р а ж е н о

на рис. 4.41.

Р а з м е р ы

громкоговорителя с широкогорлым рупором и

электро ­

динамической головкой с .конусной д и а ф р а г м о й

могут

быть еще

уменьшены б л а г о д а р я применению

широкогорлого

лабиринтного

рупора. Он, по существу,

у ж е перестает

быть рупором в настоя­

щем смысле

этого слова:

и з л у ч а ю щ а я

система

его

представляет