МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Каф. акустики
2.1. История кафедры …………………………………………………6
2.2. Основы акустики ………………………………………………….8
2.3. Лабораторная работа №1 ………………………………………..14
2.4. Лабораторная работа №2 ………………………………………..19
2.5. Лабораторная работа №3………………………………………...22
Введение
Цели и задачи практики:
1. Учебная практика первого курса является продолжением дисциплины «введение в специальность».
2. Главная её цель состоит в том, чтобы студенты лучше узнали кафедры факультета, которые являются выпускающими.
История кафедры
Институт фотографии (затем киноинженеров, затем СПбГУКиТ) был основан 9 сентября 1918г. До начала 30-ых годов все фильмы, выпускаемые на территории СССР или поступавшие из-за рубежа, были немыми. Первый американский звуковой фильм вышел в 1927г. и назывался «Певец джаза». Появилась необходимость в большом количестве специалистов, способных озвучивать и демонстрировать звуковые фильмы. В связи с этой потребностью на электротехническом факультете по инициативе Шорина А.Ф. и Соколова С.Я. была образована кафедра акустики. Возглавил кафедру Сергей Яковлевич Соколов. Одновременно с этим он возглавлял ещё одну кафедру акустики – в ЛЭТИ. Понимая, что две кафедры не могут заниматься одним и тем же, в ЛЭТИ, исторически связанном с военно-промышленным комплексом, Соколов занимался дефектоскопией, гидроакустикой и ультразвуком. В ЛИКИ же – звуковой и архитектурно-строительной акустикой.
За изобретение ультразвукового дефектоскопа он был удостоен сталинской премии, а в 1956г. избран членом - корреспондентом академии наук.
Его соратниками на кафедре были Сапожков, Мясников и Иофе.
Мясников Л.Л. работал преподавателем кафедры, его особенно интересовал вопрос акустических измерений. После войны работал заведующим кафедры акустики в Кораблестроительном институте. А также преподавал на кафедре электросвязи в академии им. Буденного.
Иофе В.К. занимался концентраторами звука (звукопринимающими аппаратами), написал книгу «Электроакустика», которая выдержала 13 изданий и используется в качестве учебного пособия по радиотехнике. Был приглашен в институт радиовещательной акустики и под его руководством были озвучены Кремлевский Дворец Съездов, залы спорткомплекса Лужники, олимпийский стадион в Джакарте и т.д. Также он организовал крупную лабораторию по производству микрофонов.
Сапожков М.А. занимался на кафедре структурой речевых сигналов, озвучиванием помещений и открытых пространств. Затем стал заведующим кафедрой акустики в Московском институте связи.
После смерти Соколова в 1957году кафедру возглавил его ученик Хохлов А.Д.. Он читал на кафедре «Теоретические основы акустики», а также «Акустические измерения». Под его руководством возникло ещё одно направление инфразвуковая акустика, разработал инфразвуковые конденсаторные приемники.
После смерти Хохлова кафедра некоторое время оставалась без руководителя. Но с 1978-го года кафедру возглавлял Юрий Михайлович Ишуткин. Он занимался проектированием киноаппаратуры, также его интересовали вопросы снижения искажений при записи, воспроизведении и копировании звука. Именно Ишуткиным были привлечены окончившие институт им.Бонч-Бруевича нынешние профессора университета Е.Н. Осташевский, В.К. Уваров.
С 1985 по 2005 гг. кафедру возглавлял Ю.П. Щевьев. Он развивал направление архитектурно-строительной акустики, в частности занимался звукопоглощающими конструкциями. Окончив математические курсы в ЛГУ, защитил докторскую диссертацию. Написал книгу «Физические основы архитектурной акустики», а также книги по акустическим измерениям.
Уваров Владимир Константинович занимался управлением сигналами в цепях, в частности расширением спектра сигналов. В настоящее время именно он является заведующим кафедрой.
Направления кафедры:
· Разработка методов анализа и синтеза конструкций и помещений, предназначенных для звуковоспроизведения и звуковосприятия
· Разработка методов комплексного математического моделирования
· Разработка методов расчета и создания аппаратуры для обработки вектора звуковых сигналов
· Изучение и распространение радиоволн
Лаборатории кафедры акустики:
· Лаборатория теоретических основ акустики и психофизики звука (Я.Ш. Вахитов)
· Лаборатория электроакустической аппаратуры (Я.Ш. Вахитов)
· Лаборатория музыкальной акустики (Ш.Я.Вахитов)
· Лаборатория электро-магнитных полей и распространения радиоволн (В.В. Ильченко)
· Лаборатория шумов и вибраций (А.Б. Майзель, В.В.Ильченко)
· Лаборатория архитектурно-стоительной акустики (Ю.П.Щевьев, В.В. Давыдов)
· Озвучивания, ликвидации обратной связи (Н.А. Смирнова)
Основы акустики
Акустика – наука о звуке (звуковых колебаниях), часть физики, которая занимается исследованием в диапазоне от 0 до 250 кГц.
Направления акустики:
1. Акустическое общение (управление) человека с компьютером
2. Акустическое загрязнение среды
3. Медицинское исследование и проникновение акустических колебаний, диагностика
4. Дефектоскопия металлов и пластмасс
5. Защита окружающей среды от различного рода шумов
6. Системы вибро- и шумо-изоляции в различных помещениях
7. Акустика зрелищных предприятий (усилители, звуковоспроизведение, приемники, громкоговорители)
8. Музыкальная акустика
9. Измерения сигналов и акустических шумов (шумомеры, интенсимеры)
10. Гидроакустика (связь под водой, гидропоглещние и гидронавигация, определение расстояния под водой)
Рис. 2.2.1 «Диапазон частот»
Звуковое давление:
Звуковое давление – это сила, действующая на единичную площадку.
Pзв = = 1 Па (2.2.1)
Pст = 105 Па
Рис. 2.2.2
Уровень звукового давления в относительных единицах:
Np =20 lg , где P=P0=2∙10-5Па (2.2.2)
Это силовое свойство звукового давления. Также существует энергетический фактор, это интенсивность. Интенсивность – это энергия звуковой волны, воздействующая на единичную площадку. Интенсивность – это воздействие мощности.
I = = 1 (2.2.3)
Уровень интенсивности: NI=10 lg , где I0=1 ∙10-12 Вт/м2 (2.2.4)
И уровень звукового давления, и уровень интенсивности измеряются в децибелах. Может быть померено в акустических шумомерах и интенсимерах. Это объективные параметры. Субъективный параметр – громкость звука, для разных людей он воспринимается по-разному.
Восприятие звуков:
Рис. 2.2.3
От 300Гц до 4кГц – голос человека. Мужские голоса: бас, баритон, тенор, тенор-альтино. Женские: контральто, меццо-сопрано (400-450Гц), сопрано. Дискант – детские голоса.
От 20Гц до 20кГц – музыка. Это диапазон симфонического оркестра. Воспринимается за ориентир в электро-акустической аппаратуре. Но чаще высококачественная аппаратура превышает верхнюю границу в 20кГц, за 40-60кГц.
Музыкальные инструменты:
· Низкие ударные: там-тамы, большой турецкий барабан (20Гц), литавры, конги (25-35Гц); струнные – контрабас, духовые – туба, геликон, фагот, контрфагот.
· Высокие: флейта-пикалло, бубны, треугольники.
Скорость звука:
C = 331 (2.2.5)
С≈340 м/с – для грубых расчетов в воздухе. В воде С = 1500 м/с, в металле С=5000 м/с. Это показывает, что чем плотнее среда, тем больше скорость распространения звука.
Длина волны: λ = , где f – частота, измеряемая в Герцах.
Табл. 2.2.1 «Зависимость длины звуковой волны от частоты»
f, Гц
| λ, м
| волны
|
|
| Метровые (длинные)
|
| 3,4
| дециметровые (средние)
|
| 0,34
| Сантиметровые (короткие)
|
| 0,034
| Миллиметровые (ультракороткие)
|
Короткие и ультракороткие волны обладают свойством дифракции. Дифракция – огибание, интерференция – смещение по фазе. Реверберация – интенсивность отражения.
Спектральный состав сигналов:
Рис.2.2.4
f0 – основной тон (чистый), f1,2… – обертона. Они определяют искажения.
Кf = (2.2.6)
Коэффициент гармонических (спектральных) искажений, где U – гармоники.
Электро-акустический тракт:
Рис.2.2.5
ИЗ – источник звука, ПЗ – приемник звука (микрофон), БУЗС – блок управления звуковым сигналом, ИЗ2 – источник звука 2 (громкоговорители, акустические системы).
Акустика занимается приемниками (микрофонами), громкоговорителями, психофизикой слуха.
Микрофоны делятся на виды:
1. Угольный микрофон
Рис.2.2.6
При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зернышками угля, и, в результате изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.
2.
Рис.2.2.7
Другие виды электродинамических микрофонов:
Рис.2.2.8
3. Электростатический (конденсаторный) микрофон.
рис.2.2.9
Конденсаторный микрофон обладает весьма равномерной амплитудно-частотной характеристикой и обеспечивает высококачественное звучание, используется, в том числе в качестве измерительного.
4. Пьезоэлектрический
Рис.2.2.10
Пьезомикрофон основан на явлении прямого пьезоэффекта: при воздействии механических сил (деформирующих) на пластинку на её поверхности образуется заряд (поляризация). Для изготовления пластинки применяется турмалин, сегнетосоли и т.д.
Основные параметры микрофонов:
· Чувствительность
E(S) = [ ] (2.2.7)
· Диапазон воспроизводимых частот ΔF= fв - fн (2.2.8)
· Входное сопротивление Zвх (Ом)
· Коэффициент нелинейных искажений Кf определяется по формуле 2.2.6
· Направленность:
Однонаправленный:
Двунаправленный: Является приемником градиента давления, в отличие от однонаправленного, который является приемником давления.
Ненаправленный:
· Динамический диапазон ДД= , где Uш – напряжение шумов
130 – 140 дБ – хорошая характеристика.
Излучатели звука (громкоговорители):
Их виды: электродинамический, электростатический, пьезоэлектрический, электромагнитный.
Устройство громкоговорителя:
рис.2.2.11
Громкоговорители преобразуют электрические колебания в механические (звуковые).
Параметры:
· Мощность: электрическая номинальная Wэн , паспортная Wп – это фактически мощность усилителя, с которым работает данный громкоговоритель, акустическая Wa , предельно допустимая (пиковая) Wmax
· Диапазон Δf определяется диаметром диафрагмы. Чем она больше, тем ниже частота.
· Zвх = 4, 8, 16, 25, 50 Ом – для использования с различными усилителями
· Направленность
· Частотная характеристика (АЧХ) – это зависимость амплитуды на выходе громкоговорителя от частоты.
· Характеристическая чувствительность S = (2.2.9)
· Частота основного резонанса, при котором меряется Zвх
· Кf – так же как в микрофоне
МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2025 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|