Сделай Сам Свою Работу на 5

ОСНОВЫ АКУСТИКИ И ЭЛЕКТРОАКУСТИКИ





ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА

КАФЕДРА ТОВАРОВЕДЕНИЯ И ТОРГОВОГО ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

Рыжкова Г.А.,

Товароведение

Раздел «Бытовые радиоэлектронные товары»

Конспект лекций

Днепропетровск


Рыжкова Г.А.Товароведение. Раздел «Бытовые радиоэлектронные товары»: Конспект лекций. – Д.: ДУЭП, 2007. – 124 с.

 

Составитель: Рыжкова Г.А., к.э.н., доцент.


ПРЕДИСЛОВИЕ

Потребность в информации является одной из основных осо­бенностей человека. В последние десятилетия в результате соци­ального прогресса и бурного развития науки и техники объем ин­формации возрастает лавинообразно. Это явление получило на­звание «информационного взрыва».

В таких условиях создание, обмен и поиск информации, ее вы­сококачественное воспроизведение невозможны без современной электронной аппаратуры.

Предметом настоящего учебника являются электронные това­ры, предназначенные для удовлетворения потребностей людей в обработке аудио- и видеоинформации, в том числе буквенной и цифровой.

Электронные товары — однородная группа товаров культурно-бытового назначения (культтоваров), для создания которых исполь­зуются единая электронная элементная база, единые принципы электроакустических и электрооптических преобразований и еди­ные параметры зрительной и звуковой информации.



К электрон­ным товарам относятся аппаратура для записи и воспроизведения звука и изображения, современная цифровая фототехника, элект­ронные музыкальные инструменты, компьютеры, средства связи. В соответствии с особенностями восприятия и создания ин­формации все электронные товары можно разделить на комплек­сы: бытовая аудиоаппаратура, бытовая видеоаппаратура, офисная техника и техника связи.

Особенностью электронных товаров является то, что они от­носятся к технически сложным товарам, т. е. к товарам, изготов­ленным из большого числа деталей и узлов по сложным принци­пиальным схемам и имеющим гарантийные сроки эксплуатации.

В учебнике в логической последовательности рассматриваются сущность и разные формы обработки аудио- и видеоинформации, потребительские свойства, классификация и особенности ассор­тимента электронных товаров отдельных групп.



За последнее время рынок культтоваров в кор не изменился не только в ассортиментном, но и в качественном отношении. По причине морального старения с прилавков мага­зинов исчезли классическая фото- и киноаппаратура и все ее ак­сессуары. Отечественная аудио- и видеотехника не выдержала кон­куренции с зарубежными аналогами и также оставила рынок. В то же время на коммерческом рынке появились в изобилии совер­шенно новые, неизвестные ранее изделия: цифровая аудио- и видеотехника, компьютеры и периферия к ним, плейеры с флэш-памятью, видеокамеры, пейджеры и мобильные телефоны.

Настоящий учебник составлен с целью дать целостное представ­ление об ассортименте электронных товаров культурно-бытового назначения, раскрыть их основные потребительские свойства, при­вести теоретические сведения, необходимые для формирования ассортимента и контроля качества электронных то­варов.

Особое внимание уделяется терминологии, часто встречающей­ся в коммерческой информации. В тексте приведены примеры та­кой информации. При этом преследовались две цели: во-первых, дать описание разной по сложности аппаратуры и, во-вторых, показать студентам, какая терминология при этом используется. Студенты после изучения соответствующего раздела учебника дол­жны уметь давать товароведческую интерпретацию этой инфор­мации.

В конце каждого подраздела приведены контрольные вопросы.

ГЛАВА 1

БЫТОВАЯ АУДИОТЕХНИКА

 

Бытовая аудиотехника (звукотехника) включает аппаратуру для воспроизведения звуковой информации, записанной на звуконо­сителе или передаваемой по каналам радиовещания или радио­связи. В зависимости от спектра электрических колебаний, несу­щих звуковую информацию, аудиотехника подразделяется на низ­ко- и высокочастотную.



Низкочастотная бытовая аппаратура работает в звуковом диапа­зоне частот (16 Гц... 20 кГц). К ней относятся автономные усилители сигналов звуковой частоты, эквалайзеры, магнитофоны, электро­фоны, проигрыватели лазерных и магнитооптических дисков. Вы­сокочастотная бытовая аппаратура предназначена для приема зву­ковой информации, передаваемой с помощью радиоволн на час­тотах выше 148 кГц (радиоприемники, тюнеры, телевизоры и др.).

К комплектующим изделиям для аудиотехники относятся элек­троакустические приборы: микрофоны и звукоизлучатели (гром­коговорители, акустические системы, наушники).

 

ОСНОВЫ АКУСТИКИ И ЭЛЕКТРОАКУСТИКИ

 

Акустика — учение о звуке. Звук (звуковые колебания) — это субъективно воспринимаемые упругие колебания (волны), рас­пространяющиеся в окружающей среде. Электроакустика — раз­дел прикладной акустики, означающий расчет и конструирова­ние электроакустических преобразователей для микрофонов, гром­коговорителей и устройств для записи и воспроизведения звука.

 

Акустика

 

Основные характеристики звука.Звук имеет высоту, громкость и тембр.

Высота звука, или тон (в музыке), характеризуется частотой упругих колебаний. Единица измерения частоты колебаний — герц (Гц) соответствует одному колебанию в секунду. Из огром­ного многообразия существующих в природе звуков человеческий слух воспринимает лишь те, частота которых составляет от 16 до 20 000 Гц.

Самый низкий тон рояля имеет частоту 27,5 Гц, а самые большие трубы органа издают звуки с частотой примерно 16 Гц. Это самая низкая высота звука, которую способно воспринять человеческое ухо. На нижней границе слухового восприятия труд­но понять, слышим мы звук или воспринимаем колебания воз­духа всем телом. Эта область звуковых частот сопровождает грозы и ураганы, извержения вулканов и землетрясения. Такие звуки издавна оказывали сильное эмоциональное воздействие на чело­века, на его подсознание. Если акустическая система радиоаппа­ратуры не в состоянии передавать низкочастотные колебания с достаточной громкостью, то воспроизведение будет лишено ес­тественности и реальности. Следует иметь в виду, что воспроиз­ведение самых низких звуковых частот представляет собой серь­езную техническую проблему и доступно лишь для очень доро­гой аппаратуры. Звуки с частотой колебаний ниже 16 Гц называ­ются инфразвуками.

Верхняя граница слухового восприятия лежит между частота­ми 16000... 20000 Гц. Человек воспринимает такие звуки как свист или писк. Если акустическая система не будет воспроизводить высокие частоты, то исчезнет окраска звука, без чего невозмож­но различить звучание разных музыкальных инструментов. Часто­ты выше предела слышимости относятся к области ультразвуков. Частотная характеристика разговорной речи укладывается в полосу частот от 250 до 3500 Гц, а музыкального исполнения — 30... 15000 Гц.

Диапазон звуковых частот, воспроизводимых аппа­ратурой, может быть намного шире и является основным пара­метром для определения группы сложности аудиотехники.

Громкость звука — это субъективно ощущаемая органом слуха сила звука. Она определяется амплитудой колебаний источника звука: чем больше амплитуда, тем сильнее звук. Сила звука в нью­тонах, отнесенная к 1 м2 площади, называется звуковым давлени­ем. Звуковое давление измеряется в физических единицах — Пас­калях (Па); 1 Па = 1 Н/м2.

За стандартный порог чувствительности органа слуха человека принято звуковое давление, соответствующее 2 • 10-5 Па (Н/м2). Та­кая громкость сравнима с шелестом падающей с деревьев листвы. Максимальное звуковое давление, воспринимаемое ухом, равно 102 Па. Это уровень шума, создаваемого двигателем взлетающего реактивного самолета. Следовательно, диапазон изменения звуко­вых давлений, воспринимаемых человеческим ухом, 10-5...102 Па, т.е. отношение этих значений составляет 10000000 раз. Такие же астрономические цифры характеризуют соотношения электриче­ских напряжений, токов и мощностей, соответствующих силе этих звуков. На практике такими величинами трудно оперировать.

С учетом того, что ухо обладает логарифмической чувствительностью (закон Вебера—Фехнера), в электроакустике принято выражать звуковое давление (громкость) не абсолютными, а отно­сительными (логарифмическими) единицами — децибелами (дБ).

По мере уменьшения громкости слышимость низких и высо­ких частот снижается так, что вызывает снижение эмоционально­го восприятия музыки. Поэтому нередко в звуковоспроизводящую аппаратуру вводят систему тонкомпенсации (коррекции), кото­рая поднимает уровень усиления звука на низких и высоких час­тотах по мере уменьшения громкости. Таким образом, звуки оди­наковой высоты (тона), воспроизведенные разными музыкальными инструментами, имеют различную окраску, или тембр.

Тембр звука — сочетание обертонов (дополнительных тонов), или гармоник, которые сопровождают основной тон.

Обертоны — это колебания отдельных участков звучащего тела. Например, струна рояля, колеблясь как единое целое, издает ос­новной звук определенной высоты. Одновременно половина стру­ны совершает колебания с частотой, в 2 раза превышающей ос­новной тон, 1/4 часть струны совершает колебания с частотой, превышающей основной тон в 4 раза, и т.д. Эти дополнительные колебания называют первой, второй, третьей и т.д. гармониками, или обертонами. В зависимости от резонаторных свойств различ­ных музыкальных инструментов интенсивность отдельных гармо­ник одного и того же тона будет различной.

Тембр определяется совокупностью (спектром) и интенсивно­стью обертонов, которые сопровождают основной тон. Обертоны появляются также вследствие резонанса отдельных деталей музы­кального инструмента. Так, одновременно с колебанием струны гитары колеблются ее дека, днище, обечайка, гриф и др. Все эти колебания формируют обертоновую структуру тембра.

Структура тембра кроме обертонового спектра включает ско­рость и форму атаки (начала) звука, скорость и форму затухания звука, а также способ возбуждения звука. Тембр может быть яр­ким, звонким, тусклым, мягким и певучим. Благодаря разнице в тембрах мы различаем звучание отдельных инструментов.

Самые высокие звуки, используемые в музыке, редко превы­шают частоту 5000 Гц, например частота самого высокого тона рояля равна 4186 Гц. Однако, если проанализировать спектр зву­чания, например, скрипки на частоте 440 Гц (нота ля первой октавы), то можно обнаружить, что четвертая гармоника этого тона имеет частоту более 14000 Гц. Таким образом, чтобы отличить звуки скрипки от звуков, скажем, рояля, необходимо кроме основного тона воспринимать их обертоновый спектр, состоящий хотя бы из 4...5 гармоник, а это значит, что высококачественная аудиотехника должна воспроизводить весь спектр звуковых час­тот, начиная от 16...40 Гц до 16...20 кГц, а иногда и более. Чем шире полоса (диапазон) звуковых частот, которые способна вос­производить аппаратура, тем выше ее потребительские свойства и конкурентоспособность.

Направление распространения звука.Одно из основных свойств слуха — возможность определить направление распространения звука в горизонтальной и вертикальной плоскости и расстояние до источника звука. Достигается это благодаря бинауральному эф­фекту, который заключается в том, что звуки от одного и того же источника приходят к правому и левому уху не одинаковыми. Они могут различаться интенсивностью, временем прихода и фазой колебаний. По этим данным центральная нервная система выра­батывает суждение о местонахождении источника звука.

Точность локализации направления звука зависит от частоты колебаний. Например, для звука с частотой ниже 300 Гц опреде­лить место источника звука невозможно. Главную роль в процессе локализации играют частоты от 1000 до 3200 Гц.

Различают звучание монофоническое, стереофоническое, квад­рафоническое и псевдоквадрафоническое.

Монофоническое звучание характерно для одноканальной сис­темы передачи звуковой информации через микрофон, усилитель и громкоговоритель. Недостатком ее является то, что записанная микрофоном реальная звуковая панорама, состоящая из несколь­ких источников звука, воспроизводится как бы из одной точки. Здесь нет ясности о расположении источников звука в простран­стве, отсутствует реальная картина звучания.

Стереофоническое звучание предполагает двухканальную систему распространения звуков. Для ее реализации нужны два микрофона, сдвоенный (двухканальный) усилитель и две акустические колонки. При этом микрофоны при записи должны располагаться в разных точках звукового пространства. Записанные сигналы поступают раздельно на два входа усилителя и воспроизводятся через две акустические колонки, каждая из которых соединена с одним из выходов усилителя. Колонки при этом располагаются на некотором расстоянии друг от друга. Это расстояние называется стереобазой.

Стереофоническое звучание создает эффект присутствия. Слу­шатель может легко определить место отдельных источников зву­ка, проследить за их фронтальным перемещением слева направо и наоборот. Полной звуковой картины стереофоническое звуча­ние передать не в состоянии, так как необходима еще ориентация в направлении фронт — тыл.

Квадрафоническое звучание предполагает четырехканальную запись информации через четыре микрофона, расставленные во круг источников звука, усиление через четырехканальный усили­тель и воспроизведение через четыре звуковые колонки, располо­женные в углах комнаты. Квадрафоническое звучание создает эф­фект полного присутствия в центре звуковой картины.

Псевдоквадрафоническоезвучание, как и стереофоническое, основано на двухканальной системе звукопередачи. При этом к каждому выходу стереофонического усилителя подключаются по две колонки. Две передние колонки воспроизводят обыкновен­ный стереофонический сигнал, а две задние — фантомные (при­зрачные) сигналы, искусственно созданные методом фазовой модуляции сигналов правого и левого каналов.

 

Электроакустика

 

Преобразователи механических (звуковых) колебаний в элект­рические подразделяются на электродинамические, электроста­тические (конденсаторные) и пьезоэлектрические. Важнейшим свойством электроакустических преобразователей является их об­ратимость, т. е. одно и то же устройство может работать как при­емник акустических колебаний (микрофон) и как излучатель (гром­коговоритель).

Электродинамические преобразователи звуковых колебаний.Ос­новным узлом электродинамического, или динамического, пре­образователя является очень легкая звуковая катушка, располо­женная в сильном поле на керне постоянного магнита. Если на звуковую катушку подать электрические колебания зву­ковой частоты, то ее электрическое поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита, и катушка начнет совершать меха­нические колебания, определяемые частотой и формой возбуж­дающего сигнала. Если к катушке прикрепить диафрагму, то она передаст эти колебания в воздух, и преобразователь будет работать как динамический телефон, а если к ка­тушке прикрепить большой диффу­зор — раструб, то такое устройство станет головкой громкоговорителя, или динамиком.

Рассматриваемое устройство мож­но использовать и для преобразова­ния звуковых колебаний в элект­рические, т.е. как динамический микрофон. Под действием звуковых колебаний мембрана, жестко свя­занная с катушкой, вибрирует, пересекая силовые линии магнита. В витках катушки при этом возбуждается переменный ток, амплитуда и частота колебаний которого будут строго соответствовать амплитуде и частоте звуковых коле­баний. Электрические сигналы, частота и форма которых анало­гичны возбуждающим их звуковым колебаниям, называются ана­логовыми сигналами.

Электростатические (конденсаторные) преобразователи звуко­вых колебаний.В электростатическом преобразователе основным узлом является конденсатор с воздушным диэлектриком, одна из обкладок которого подвижна, может колебаться. Обкладки конден­сатора присоединены к полюсам источника постоянного тока. Если пластины конденсатора расходятся, то уменьшается его емкость, а следовательно, и заряд конденсатора, так как увеличивается тол­щина воздушного зазора между пластинами. При сближении пластин воздушный зазор уменьшается, а заряд конденсатора уве­личивается.

Подвижную обкладку заряженного конденсатора можно исполь­зовать как мембрану. Подав на нее звуковые колебания, с обкладок конденсатора можно снять переменное напряжение, со­ответствующее частоте и амплитуде звуковых колебаний. Такое уст­ройство будет работать как конденсаторный микрофон.

Если на обкладки конденсатора подать переменное напряже­ние, то подвижная пластина начнет колебаться, так как будет ме­няться напряженность магнитного поля и соответственно сила притяжения между обкладками. Прикрепив к подвижной обкладке диффузор и подав на конденсатор аналоговый сигнал, получим устройство, которое будет работать как простейший конденсатор­ный громкоговоритель.

При идеальных электрических параметрах у конденсаторных микрофонов имеется ряд недостатков, важнейшими из которых являются их громоздкость и потребность в мощном источнике постоянного тока высокого на­пряжения.

Более совершенной модифи­кацией конденсаторного микро­фона является электретный микрофон. Источником электри­ческого поля между пластинами конденсатора служит не батарея, а специальный диэлектрик — электрет. Электреты это спе­циально обработанные диэлект­рики, состоящее из вещества с длинными молекулярными це­пями, электрические заряды у которых находятся в противопо­ложных концах. Молекулы электрета ориентированы в одном направлении. Если пластины из элек­трета выдержать при высокой температуре в постоянном электри­ческом поле высокого напряжения (1 ...4 кВ), а затем быстро ох­ладить, то они приобретут способность сохранять поляризованное состояние длительное время при подзарядке небольшим источни­ком постоянного тока. Принцип работы электретного микрофона не отличается от принципа работы конденсаторного микрофона.

Пьезоэлектрические преобразователи звуковых колебаний.Ра­бота пьезоэлектрических преобразователей основана на свойстве отдельных кристаллов вибрировать при воздействии на их грани переменного электрического тока. Механические колебания при этом строго соответствуют форме и частоте колебаний электри­ческого сигнала. Если к кристаллу прикрепить диффузор, то в этом случае преобразователь будет работать как пьезоэлектрический громкоговоритель. Если же к граням такого кристалла приложить механическое усилие (например, колебания мембраны), то с его обкладок можно снять аналоговые электрические сигналы, полу­чив пьезоэлектрический микрофон.

 

Контрольные вопросы

1.Каковы основные свойства звука?

2.Каковы особенности восприятия органами слуха высоких и низких

звуковых частот?

3. Как формируется тембр звука?

4. Чем отличается квадрафоническое звучание от монофонического?

5. Каковы сходство и отличия стереофонического звучания и псевдоквадрофонического?

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.