Головки громкоговорителей
Головкой громкоговорителя, или динамиком, называется электроакустическое устройство, преобразующее электрические сигналы звуковой частоты в колебания воздуха.
Электроакустические параметры.К важнейшим параметрам, характеризующим функциональные свойства динамиков, относятся: полное электрическое сопротивление, коэффициент нелинейных искажений, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), номинальный диапазон частот, выходная мощность и чувствительность.
Полное электрическое сопротивление головки громкоговорителя — это сопротивление переменному току при частоте 1000 Гц, измеренное на зажимах головки. Иногда полное электрическое сопротивление называют импедансом.
Коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) представляет собой отношение (в процентах) суммарного звукового давления новых гармоник ко всему звуковому давлению, развиваемому головкой громкоговорителя. Нелинейные искажения обусловлены появлением в выходном сигнале аппарата частот (новых гармоник), отсутствовавших во входном сигнале. Искажения до 2 % слушателем не ощущаются, до 6 % практически незаметны, до 8 % становятся заметными.
Амплитудно-частотная характеристика выражает зависимость звукового давления от частоты подводимого сигнала и обычно выражается графически. Одним из качественных показателей амплитудно-частотной характеристики является ее неравномерность, выражающаяся в децибелах и представляющая собой соотношение максимального и минимального звукового давления в заданном диапазоне частот.
Номинальный диапазон частот — полоса воспроизводимых звуковых частот, в пределах которой неравномерность АЧХ не превышает заданной величины. Чем ближе диапазон воспроизводимых частот к полосе 20...20000 Гц, тем выше естественность и верность звучания. Если этот диапазон шире, чем 30... 15000 Гц, то воспроизведение музыкальных произведений считается отличным, если не уже 50... 10000 Гц — хорошим, если не уже 100...6000 Гц — удовлетворительным.
Следует учитывать, при какой неравномерности АЧХ задается номинальный диапазон частот. Если неравномерность АЧХ 2... 3 дБ, то сигналы на всех частотах в пределах этого диапазона будут прослушиваться нормально, если же неравномерность 15... 16 дБ, то крайние частоты не будут прослушиваться.
Номинальная мощность (иногда называемая музыкальной мощностью) — наибольшая электрическая мощность, при которой излучатель воспроизводит звук без превышения заданного коэффициента нелинейных искажений. Выходная мощность измеряется в ваттах (Вт) или в вольт-амперах (В-А). Считается, что 1 Вт выходной мощности громкоговорителя достаточен для нормального озвучивания помещения площадью 10 м2. Большой запас номинальной мощности позволяет воспроизводить сигнал при пониженной громкости, но с меньшими искажениями. Неудивите льно поэтому, что многие любители музыки приобретают колонки мощностью 30...50 Вт и более. Обычно номинальную мощность зарубежной аппаратуры обозначают аббревиатурой DIN — это выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений, равном 1 %.
Максимальная мощность — это мощность, при которой головка громкоговорителя может работать, но без каких-либо гарантий хорошего качества звучания. По ОСТ 4.383.001—85 «Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия» основным параметром принята не номинальная, а максимальная мощность головок. Она же указывается и в обозначении модели. Обычно этот показатель характеризует не громкость звучания, а кратковременно допустимую перегрузку головки громкоговорителя.
Частота основного резонанса — частота собственных колебаний механической системы головки. Она обычно определяет предел колебаний на низкой частоте.
Маркировка головок.Наименование головок состоит из цифр и букв: первые цифры указывают их паспортную (максимальную) электрическую мощность в ваттах; буквы ГД — головка динамическая; далее следует буква, соответствующая виду головки: Н — низкочастотная, С — среднечастотная, В — высокочастотная, Ш — широкополосная; последующие цифры обозначают порядковый ] номер разработки головки. Затем могут быть указаны номинальное электрическое сопротивление и частота основного резонанса.
Классификация головок.Головки громкоговорителей классифицируются: по виду преобразователя электрических колебаний в звуковые сигналы; ширине диапазона воспроизводимых звуковых частот; номинальной мощности излучения и др.
Изодинамические излучатели выполнены в виде тонкопленочной системы проводников, расположенных на тонкой диэлектрической мембране, находящейся в поле плоского магнита.
В бытовой радиоэлектронной аппаратуре нашли применение в основном электродинамические головки (динамики).
В зависимости от ширины диапазона воспроизводимых звуковых частот головки громкоговорителей подразделяют на широкополосные, низко-, средне- и высокочастотные.
Широкополосные головки обычно встраиваются в портативную радиоаппаратуру и телевизоры..
Создать один динамик с более широким звуковым диапазоном частот практически очень сложно. Для воспроизведения низких частот необходимы массивные диффузоры больших размеров. Высокие частоты лучше воспроизводят диффузоры небольших размеров — «пищалки», твитеры.
Диаметр низкочастотных головок от 150 до 300 мм. Среднечастотные динамики отличаются от низкочастотных лишь размерами. Они имеют диффузор диаметром от 40 до 120 мм.
Диаметр диффузора или излучающей мембраны высокочастотных динамиков «пищалок» лежит в пределах 10...50 мм. Особенностью высокочастотных динамиков является высокая направленность излучения, или малый угол рассеивания, находящийся в пределах 15... 30° относительно центральной оси, что позволяет расширить стереофоническую базу малогабаритной радиоаппаратуры.
По номинальной мощности головки располагаются в ряд (по ГОСТ 9010 - 78): 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2 и т.д. до 100 Вт.
Акустические системы
Недостатком громкоговорителей является ограниченный диапазон воспроизводимых звуковых частот. Отдельный громкоговоритель не может передать звуковое поле, которое в природе создается множеством источников звука.
Современная высококачественная звуковоспроизводящая аппаратура немыслима без излучателей нового поколения — акустических систем (АС), или колонок.
Конструкционные особенности АС.Акустическая система обычно состоит из нескольких динамиков и акустического оформления. Чтобы обеспечить равномерное воспроизведение всего диапазона звуковых частот, в колонках применяют совместно низкочастотные (30... 1000 Гц), среднечастотные (200...5000 Гц) и высокочастотные (2000...25000 Гц) головки.
В электрическую цепь каждого динамика включены электрические полосовые фильтры — кроссоверы, которые осуществляют калибровку поступающих с усилителя сигналов по частоте и в зависимости от этого направляют их на соответствующий динамик. Наиболее высококачественные колонки могут раздельно воспроизводить до четырех полос звуковых частот. Суммарная мощность динамиков в колонке составляет ее номинальную мощность.
Акустическое оформление АС включает корпус, звукопоглощающие материалы, различные перегородки и лабиринты. Конструкторы, разрабатывающие колонки, стремятся всячески уменьшить резонансную частоту, которая определяется объемом воздушной массы внутри колонки. Резонансная частота определяет нижнюю границу диапазона воспроизводимых колонками звуковых частот, т. е. основной фактор их конкурентоспособности.
Чем больше размер колонки, тем ниже ее резонансная частота. Чтобы снизить резонансную частоту акустической колонки до 20...30 Гц, объем колонки доводят иногда до 200 л. Заполнение корпуса звукопоглотителями дает возможность уменьшить объем колонки на 30 %, не ухудшая их акустических свойств. В качестве звукопоглотителей используют обычно пористую резину, поролон, стекловату.
Чтобы избежать дребезжания, колонки комплектуют звукопоглощающими стойками. Это специальные подставки, приподнимающие колонки до уровня человеческого роста, что обеспечивает наилучшее восприятие звука.
Электроакустические параметры АС.
Потребительские свойства АС в основном зависят от электроакустических парамет- ров головок громкоговорителей, из которых она состоит, а также от свойств, формируемых конструкционными особенностями самой колонки. К ним относятся: частота основного резонанса, чувствительность, число воспроизводимых звуковых полос и др.
Частота основного резонанса — частота собственных колебаний механической системы колонки. Чем ниже резонансная частота, тем более низкие звуковые частоты способна воспроизводить акустичеcкая система.
Чувствительность АС, или ее отдача, — это громкость в децибелах при мощности 1 Вт на расстоянии 1 м от динамика. Чем выше чувствительность, тем громче звучание АС при одной и той же излучаемой мощности. Хорошими считаются колонки с чувствительностью около 85...90 дБ/(Вт .м).
Число воспроизводимых звуковых полосзависит от вида АС. Для наиболее совершенных АС характерно наличие трех и даже четырех звуковых полос. Каждая полоса частот может воспроизводиться одним или двумя динамиками.
Классификация и ассортимент АС.Эти системы подразделяются по оформлению, по степени герметичности корпуса, по характеру функционирования, по числу полос, по сложности, по номинальной мощности.
По оформлению корпуса колонки могут быть напольные, настенные и подвесные, прямоугольной, шарообразной или эллипсовидной формы.
По степени герметичности колонки подразделяются на открытые, закрытые и с фазоинвертором.
В открытых АС задняя стенка имеет отверстия. Обычно это самые дешевые колонки с одним широкополосным громкоговорителем. Недостатком их является склонность к акустическому короткому замыканию и низкая чувствительность (отдача).
Корпус колонки закрытого типа свободен от этих недостатков, однако в нем из-за упругости воздуха резонансная частота заметно возрастает, что ограничивает воспроизведение низких частот. Такая конструкция колонки существенно снижает резонансную частоту системы и повышает ее отдачу при самых низких частотах.
По характеру функционирования колонки могут быть активные и пассивные.
Активными называют колонки, внутри которых размещен свой усилитель мощности.
Большой спрос на активные колонки возник в связи с внедрением миниатюрных проигрывателей (плееров) и компьютеров (мультимедиа), которые обычно не имеют собственных мощных усилителей.
К недостаткам активных колонок относится то, что размещенный в них мощный усилитель занимает часть активного объема ящика, увеличивая его резонансную частоту, тем самым «срезая» низшие частоты со спектра воспроизводимых звуковых частот.
Пассивные колонки предназначены для работы совместно с усилителем сигналов звуковой частоты.
По числу полос акустические системы подразделяются на двух-, трех- и четырехполосные. Чем больше полос, тем выше качество звуковоспроизведения.
По сложности, которая зависит от величины параметров, АС подразделяют на три группы: высшую — полоса частот 40... 25000 Гц, первую — 50... 12500, вторую — 100...8000 Гц.
По номинальной мощности АС могут быть: 3, 6, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100 Вт (ГОСТ 23262 — 88). По техническим условиям допускается изготовление АС большей мощности.
Одной из разновидностей акустических систем являются сабвуферы. Сабвуфер (в свободном переводе «ухатель») представляет собой акустическую колонку с одним или двумя низкочастотными динамиками. Основное назначение сабвуфера — дать мощное и сочное воспроизведение басов на частотах 16...30 Гц. Сабвуфер позволяет не только прослушать, но и прочувствовать всем организмом звучание самых низких регистров органа, натуральные раскаты грома и рев морского шторма.
Так как направленность звучания на низкой частоте незаметна, то в стереофонической аппаратуре используют не два, а один сабвуфер, который имеет два входа для низких частот с обоих стереоканалов.
В сочетании с недорогими миниатюрными колонками, хорошо воспроизводящими средние и высокие частоты, сабвуфер обеспечивает высокое качество звучания во всем диапазоне звуковых частот.
Различают сабвуферы пассивного и активного типа. Сабвуфер активного типа имеет свой встроенный усилитель мощности, поэтому его можно подключать к источникам слабых сигналов, например к музыкальному микроцентру.
Маркировка АС.Сокращенное обозначение колонок состоит из четырех элементов: числа, которое определяет номинальную мощность (Вт); букв АС, означающих «акустическая система»; числа, отражающего группу сложности; числа, указывающего порядковый номер разработки.
Например, обозначение колонки 25АС-021 расшифровывается следующим образом: 25АС — акустическая система мощностью 25 Вт, 0 — высшей группы сложности, 21-я разработка.
Наушники
Характеристика наушников.Наушники — это головки громкоговорителей, уменьшенные до миниатюрных размеров. Для плотного прилегания к ушным раковинам наушники комплектуются мягкими прокладками — амбушюрами. Наушники имеют ряд преимуществ по сравнению с громкоговорителями. Корпуса наушников непосредственно соприкасаются сушной раковиной, поэтому для получения даже самых громких звуков требуется незначительная мощность в пределах нескольких милливатт. Это позволяет подключать наушники не только к выходу усилителя, но и непосредственно к источникам электрических сигналов (тюнерам, плеерам и др.).
В наушниках используется очень легкая мембрана. Это дает возможность излучать звуковые колебания во всем акустическом диапазоне с минимальным коэффициентом нелинейных искажений. Однако с помощью наушников невозможно добиться натуральности звучания на самых низких частотах, потому что такие звуки человек воспринимает не столько ушами, сколько всем телом.
Стереоэффект, создаваемый наушниками, выявляется намного сильнее, чем при прослушивании звуковых колонок, так как сигнал с левого излучателя не слышен правым ухом и наоборот. С помощью наушников можно полностью реализовать высокое качество звучания магнитофонов или электрофонов. Например, если частотная характеристика усилителя кассетного магнитофона от 50 до 16000 Гц, а встроенного динамика от 80 до 12000 Гц, то в этом случае высококачественные наушники с диапазоном частот 20...20000 Гц, подключенные непосредственно к усилителю, могут существенно повысить качество звуковоспроизведения. К недостаткам наушников относятся:
– невозможность коллективного пользования ими; некоторый дискомфорт: давление амбушюров на ушные раковины и недостаточный приток воздуха вызывают у человека чувство тесноты и раздражения;
– определенная опасность для органов слуха: звуковое давление, создаваемое наушниками даже при небольшой подводимой мощности, может превышать уровень 120... 130 дБ, что приводит к серьезной травме слуховых органов;
– ощущение у слушателя привязанности соединительным шнуром к аудиокомплексу.
Последний недостаток отсутствует у беспроводных радиотелефонов с ИК- или УКВ-системой передачи звуковых сигналов. Беспроводная система передачи сигналов всегда ухудшает качество звучания, однако при прослушивании телепередач эти шумы практически незаметны на фоне шумов самого телевизора.
Классификация наушников.Наушники классифицируются по конструкции, по качеству звуковоспроизведения и по назначению.
По конструкции наушники подразделяются на наушники открытого типа, закрытого типа и сверхминиатюрные в виде вкладышей в уши.
По качеству звуковоспроизведения наушники могут быть монофонические с регулятором громкости, стереофонические с регуляторами громкости и баланса и псевдостереофонические с двумя парами излучателей.
По назначению наушники могут использоваться для комплектования носимой аудиотехники с коротким шнуром, для индивидуального прослушивания телевизионных передач с удлиненным шнуром и радиотелефоны.
Контрольные вопросы
1. Как классифицируются микрофоны?
2.Какие микрофоны используются в видеокамерах?
3.Как характеризуются электроакустические свойства микрофонов?
4.Каковы конструкционные особенности динамиков?
5.Каковы конструкционные особенности и технические параметры акустических систем?
6.Каковы основные достоинства и недостатки наушников?
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|