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.

P_зв = = 1 Па (2.2.1)

P_ст = 10⁵ Па

Рис. 2.2.2

Уровень звукового давления в относительных единицах:

N_p =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: N_I=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»

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), f_1,2… – обертона. Они определяют искажения.

К_f = (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= f_в - f_н (2.2.8)

· Входное сопротивление Z_вх (Ом)

· Коэффициент нелинейных искажений К_f 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 U_ш – 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 W_эн , паспортная W_п – это фактически мощность усилителя, с которым работает данный громкоговоритель, акустическая W_a , предельно допустимая (пиковая) W_max

· Диапазон Δf определяется диаметром диафрагмы. Чем она больше, тем ниже частота.

· Z_вх = 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 Z_вх

· К_f – так же как в микрофоне

МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: