|
|
Оглавление2. Внешнее оформление громкоговорителей 3. Практические рекомендации по проектированию и изготовлению домашних акустических систем 4. История развития современных систем звуковоспроизведения Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу2. ВНЕШНЕЕ ОФОРМЛЕНИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ2.1. Методы улучшения качества прямого излучения в области низких и средних частотВ условиях эксплуатации конусный Г монтируют либо в деревянном ящике (рис. 2.1, в, г) (открытом или с задней стенкой), либо в деревянном экране больших размеров (рис. 2.1, б). Назначение экрана (ящика) в том, чтобы исключить возможность дифракции звуковых волн, приводящей к выравниванию звукового давления из-за противофазности волн, излученных передней и задней стенкой диффузора. Рис. 2.1. Варианты акустического оформления головки громкоговорителя Даже при сравнительно небольших размерах экрана воспроизведение низких частот значительно улучшается. Вместе с тем, в области средних и, особенно, высоких частот экран уже не оказывает существенного влияния. Конструктивно экран рекомендуется выполнять в виде толстой доски или фанеры толщиной 10-20 мм, в которой вырезано отверстие по диаметру диффузородержателя громкоговорителя. Экран выполняют квадратной или лучше прямоугольной формы. Предпочтительное отношение сторон прямоугольника (ширина к высоте) от 2:1 до 3:1. Эквивалентный диаметр экрана (диаметр круга, площадь которого равна площади экрана) где α0 – длина звуковой волны на нижней граничной частоте диапазона; Q – добротность головки громкоговорителя на резонансной частоте. При таких размерах экрана частотная характеристика получится наиболее равномерной. Иногда громкоговоритель вставляется в отверстие в стене комнаты, т. е. стена является экраном. Принципиально такое конструктивное решение выгодно, однако акустическая система будет звучать не только в той комнате, которая озвучивается, но и в той, куда выходит задняя сторона громкоговорителя. Открытый корпус представляет собой ящик, у которого задняя стенка или полностью отсутствует, или же имеет ряд сквозных отверстий (например, из перфорированного картона, пластмассовая со щелями или отверстиями и т. д.). Громкоговорители устанавливаются обычно на передней стенке ящика. Его внутренний объем, как правило, используется для размещения деталей электрической схемы, но не более 25-30% от внутреннего объема. Акустическое действие открытого оформления подобно действию экрана. Наибольшее влияние на частотную характеристику акустической системы с открытым оформлением оказывают передняя стенка и ее размеры. Следует избегать каких-либо отверстий и щелей (за исключением отверстий или щелей в задней стенке). Особенно опасны они на передней стенке как причины акустического «короткого замыкания» и как причины, которые могут привести к резкому ухудшению воспроизведения низких частот. Рекомендуется устанавливать громкоговорители на передней стенке с уплотнением в виде кольцевой прокладки из резины, пленки и т.п. между диффузородержателем и передней стенкой. Уплотнением могут служить и картонные секторы, обычно располагающиеся на диффузородержателе. Несоблюдение этого требования приводит к снижению звукового давления, развиваемого акустической системой. Размеры шита-экрана или стенки корпуса, в котором монтируется Г, должны быть значительно больше длины волны низшей излучаемой частоты λнч (при 20 Гц λнч = 16,5 м). В интересующей нас полосе частот необходимо учитывать конечные размеры щита. Точное решение задачи об излучении диафрагмы в щите конечных размеров сопряжено с рядом математических трудностей, поэтому используем приближенное рассмотрение. Будем рассматривать излучающий конус диффузора в щите как два точечных источника, расположенных на расстоянии d друг от друга, работающих в противофазе (рис. 2.2). Ящик с открытой задней стенкой можно рассматривать как неплоский экран. Расстояние d соответствует кратчайшему пути по воздуху между центрами двух сторон конуса, d=b+2h. Рис. 2.2. Геометрическая постановка задачи об излучении Г в экране Потенциалы, создаваемые точечными источниками 1 и 2 в удаленной точке наблюдения, находящейся на расстоянии r от источника, можно записать в виде (2.1) Результирующий потенциал определится выражением (2.2) его амплитуда Амплитуда звукового давления в точке наблюдения запишется в виде (2.3) Акустическую мощность можно определить, интегрируя силу звука по поверхности сферы радиуса r, (2.4) Акустическая мощность точечного источника определится как (2.5) Сравним излученную акустическую мощность громкоговорителя, размещенного в ящике с закрытой задней стенкой (эквивалентного в данном случае точечному источнику), и акустическую мощность громкоговорителя, размещенного в ящике с открытой задней стенкой или щите конечного размера. На рис. 2.3 представлен график отношения в зависимости от волнового размера d. Отношение при kd = 1,9, что соответствует частоте (2.6) Рис. 2.3. Зависимость отношения При f > f0 Г в ящике без задней стенки обеспечивает большую акустическую мощность. На частотах f < f0 преимущество на стороне ящика с закрытой задней стенкой. На практике можно встретить несимметричное расположение громкоговорителя в щите или в передней стенке ящика. Это делается для того, чтобы сделать расстояние между передней и задней стенками конуса различным для различных направлений обхода ящика. При этом интерференционные эффект «размазываются» по некоторой области частот и характеристика осевого давления оказывается более ровной. Конфигурация оформления оказывает большое влияние на форму частотной характеристики на средних частотах, вызывая появление многочисленных пиков и провалов в случае неудачной формы. Это хорошо видно из графиков на рис. 2.4, где приведены частотные характеристики для разных типов оформления. Эти характеристики сняты при условии, что скорость колебаний подвижной системы головки не изменяется при изменении частоты (что практически, конечно, не соблюдается). Видно, что наиболее благоприятной формой является сфера. Приведенные характеристики следует иметь в виду при выборе конфигураций оформления. Хотя, исходя из конструктивных соображений, редко можно применить благоприятную форму из числа изображенных на рисунке 2.4. Из эстетических соображений размеры оформления в виде параллелепипеда часто выбирают так, чтобы размеры лицевой стороны и глубина относились друг к другу, как 2: √2 :1. Рис. 2.4. Частотные характеристики в корпусах различной формы: сферического (шара), куба, усеченной пирамиды, параллелепипеда С уменьшением размера ящика снижается отдача громкоговорителя на низших звуковых частотах и вместе с тем растет первый резонансный пик частотной характеристики, который одновременно перемещается в область более высоких частот. Для уменьшения нежелательного резонансного пика на частоте около 100 Гц глубина ящика должна быть не более длины волны самой низшей частоты рабочего диапазона. Материал должен обеспечивать жесткость стенок, особенно передней. Наиболее подходящим материалом являются деревянные доски или фанера тем более толстая, чем больше размеры оформления. Так, например, для объема 5-10 л можно использовать доску или фанеру толщиной 10-12 мм. Для объёма 50-60 л следует делать стенки толщиной до 20 мм. Переднюю панель оформления, на которой крепятся громкоговорители, во всех случаях желательно брать не тоньше 15-20 мм. Кроме дерева и фанеры широко применяется пластмасса. Рис. 2.5. Влияние глубины ящика на воспроизведение низших частот Необходимо иметь в виду, что наличие задней стенки корпуса заставляет учитывать акустические свойства замкнутого воздушного объема ящика Vя, который должен рассматриваться как дополнительная нагрузка диффузора. Простейшая модель корпуса представляет собой закрытую с одной стороны трубу длиной d, у открытого конца которой расположен громкоговоритель с площадью диффузора SD, нагруженный тыльной стороной диффузора на эту трубу. Если ограничиться областью НЧ, для которых удовлетворяется условие d ≤ λ / 8, то с ошибкой, не превышающей 5%, нагрузку для тыльной стороны диффузора можно представить в виде Внимание! Авторские права на книгу "Акустические системы. Учебное пособие" (Сальникова Е.Н., Стаценко Л.Г.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
