|
| |
|
Главная Журналы 50 гц коэффициент нелинейных искажений составлял 10+15"о, в диапазоне 50-100 гц - 3+5% и на частотах свыпю 100 гц- до io. Направленность. Громкоговоритель обладает свойством направленности действия, т. е. по-разному излучать звуковую энергию в разных направлениях. Характеристика направленности диффузориого электродинамического громкоговорителя показана на рис. ХП1-7. Диаграмма строится следующим образом: на градусную сетку наносят в определенном масп1табе значения 16» °° 1   Рис. XII1-7, Характеристика направленности диффузориого гр омкоговорителя Рис. XJI1-8. Хартктеристики направленности диффузориого громкоговорите.ля для различных частот звукового давления, измеренные на одном и том же расстоянии от громкоговорителя, но нод разными углами к его оси (направление этой оси соответствует отметке 0°). Полученные точки соединяют плавной кривой, представляющей характеристику направленности. Форма характеристики наиравленности громкоговорителя зависит от его размеров по сравнению с длиной волны, которую он излучает, и от вида акустического оформления. На рис. X1I1-8 приведен ряд характеристик наиравленности диффузориого громкоговорителя для различных частот. Из кривых видно, что с увеличением частоты громкоговоритель превращается из ненаправленного в остронаправленный. Эта особенность является одним из недостатков диффузорных громкоговорителей. § 3. РАБОТА ДИФФУЗОРИОГО ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ СО ЩИТОМ И в ЯЩИКЕ При работе диффузориого громкоговорителя на низших частотах наблюдается снижение отдачи в этой области частот, т. е. значительная неравномерность частотной характеристики звукового давления. Объясняются эти явления отчасти интерференцией между звуковыми волнами от передней и задней сторон диффузора. Двигаясь вперед, диффузор сжимает воздух перед собой и разрежает его позади себя. В результате этих сжатий и разрежений воздуха, прилегающего к диффузору, создаются звуковые волны, которые различаются по фазе на 180°, что соответствует половине длины волны (к/2). Если в точку пространства, где производится прослушивание звука, придут обе волны - прямая и огибающая - от задней стороны диффузора, то, накладываясь одна на другую, они взаимно почти полностью уничтожатся и звук будет резко ослаблен. Такой эффект называется акустическим коротким замыканием (рис. XII1-9). При этом вместо того, чтобы возбудить звуковые волны, распространяющиеся дальше, диффузор будет перегонять воздух с одной стороны на другую. Акустическое короткое зал1ыкание проявляется только в области самых низких звуковых частот (до 300 гц), при которых размеры диффузора малы по сравнению с д.линал1и этих волн. Д.ля более высоких звуковых частот, при которых длина волны меньше, воздействие волны от задней стороны диффузора ослабляется самим диффузором. Так, например, если громкоговоритель 4А18/А от киноустановки «Украина» излучает звук частотой /=700 гц, то длина волны звука этой частоты  Рис. ХШ-9. Акустическое короткое замыкание Так как диаметр рабочей части диффузора громкоговорителя 4А18/А равен 200 мм, то для прихода в точку прослушивания, находящуюся на оси громкоговорителя, во.лна от задней стороны диффузора до.джна пройти путь, приблизительно на 200 мм больший, чем во.лна от передней его стороны (рис. XIII-10). Из-за этой разницы пути звуковая волна от задней стороны диффузора придет в точку приема с дополнительным сдвигом фазы, который будет определяться отношением разности длины путей ог передней и задней сторон диффузора к длине волны. Дополнительный сдвиг фазы в нашем примере составит: 200 „ ,. «Рдоп = 500 = 0,4А. Поскольку звуковая волна от задней стороны диффузора всегда сдвинута но фазе на 0,5 К, результируюпиц  Рис. XIII-10, Интерферепция между звуковыми волнами от передней и задней сторон диффузора сдвиг фазы рассматриваемой волны по отношению к волне от передней стороны диффузора составит: Ф„йщ = 0,4?1 + 0,5?1 = 0,9Х. Это означает, что волны от обеих сторон диффузора придут в точку приема почти в одинаковой фазе (сдвиг фазы составит 0,1 X) и сложатся, в результате чего звуковое давление возрастет. Для звука частотой 50 гц {Х=&Ю см) при том же диаметре диффузора создается условие, при котором сдвиг фазы вследствие огибания диффузора составит всего лишь 20 Фдоп - : 0,03>., а обш,ий сдвиг фазы f = 0,031 + 0,5Я = 0,53Х. Прн таком сдвиге фазы звуковые волны от обеих сторон диффузора будут вычитаться одна из другой, и звуковое давление резко упадет. Из примера следует, что если общий сдвиг фазы волны от задней стороны диффузора в точке приема равняется целому числу длин волн {к, 2Х, и т. д.), то эта волна будет складываться с волной от передней стороны диффузора, и звук будет усиливаться; если же сдвиг фазы равен нечетному числу полуволн (0,5?; i,5X; 2,Ъ X и т. д.), то волны будут вычитаться и звук будет ослабляться. Вычитание и сложение звуковых волн различных частот в точке их приема создают максимумы и минимумы (подъемы и провалы) звукового давления. Наибольшая неравномерность частотной характеристики звукового давления наблюдается вдоль оси диффузора при осевой симметрии громкоговорителя. Это происходит потому, что при этом сдвиг фазы звуковой волны за счет огибания будет одинаковым вокруг всего диффузора (громкоговорителя). В стороне от оси громкоговорителя из-за разницы в длине пути для волн от различных частей диффузора до точки прослушивания сдвиг фазы волны от обратной стороны диффузора также оказывается различным. Поэтому сбоку от оси громкоговорителя провалы и подъемы частотной характеристики звукового давления, развиваемого громкоговорителем, сглаживаются и характеристика получается более ровной. Чтобы устранить крайне нежелательное явление интерференции волн низших частот передней и задней сторон диффузора, применяют различные виды акустического оформления громкоговорителей: акустический экран (щит), открытый или закрытый ящик, фазоинвертор и направляющий рупор. Акустический экран. Наиболее простым способом борьбы с акустическим коротким замыканием и интерференцией в области низших частот является установка головки громкоговорителя в акустический деревянный щит. Размеры прямоугольного щита должны быть довольно большими. Например, для воспроизведения без ослабления звука частоты 50 гц, длина волны которого равна 680 см, нужно, чтобы сторона экрана приблизительно равнялась половине длине волны, т. е. более 3 м. Нежелательна также симметричность экрана относительно оси диффузора, так как при этом в частотной xapaic-теристике громкоговорителя появится глубокий провал в результате акустического короткого замыкания. Значительное улучшение частотной характеристики достигается или несимметричным экраном, или асимметричным расположением громкоговорителя в экране правильной формы. Ящик. Громкоговоритель можно поместить в ящик, который с открытой задней стенкой эквивалентен пло- скому акустическому экрану со стороной d=a+2e. Глубина в равна 0,125 длины волны низшей воспроизводимой частоты (рис. XI1I-11). Такие ящики с открытой задней стенкой применяют в комплекте кинопередвижек, например в кинопередвижке «Украина». Раскрытый ящик можно рассматривать как некоторое подобие акустического экрана. Наряду с ящиками, имеющими открытую заднюю стенку, применяют и ящики с закрытой задней стенкой, которые отличаются по своему влиянию на частотную характеристику излучения громкоговорителя от акустического экрана. На первый взгляд закрытая задняя стенка должна улучшать воспроизведение низших частот тем, что она исключает излучение от задней стороны диффузора. Однако упругость находящегося в ящике объема воздуха, особенно если этот объем не слишком велик, складывается с упругостью подвижной системы громкоговорителя и повышает его резонансную частоту, чем ухудшает отдачу на низших частотах. Кроме того, замкнутый объем воздуха вызывает дополнительные резонансные явления на более высоких частотах, уменьшающие равномерность частотной характеристики громкоговорителя. Для устранения дополнительных резонансов, создаваемых воздушным объемом ящика, применяют покрытие внутренних поверхностей ящика звукопоглощающим материалом. Фазоинвертор. В стационарных киноустановках широкое распространение получило акустическое оформление громкоговорителей в фазоинверторах - разновидности закрытого ящика, имеющего отверстие на одной стороне с головкой громкоговорителя, и по величине приблизительно равное площади диффузора. Отверстие служит для использования из.лучения задней стороны диффузора громкоговорителя и увеличивает отдачу на низких частотах. Идея устройства сводится к тому, чтобы обратить (или, как иначе можно сказать, инвертировать) фазу излучения оборотной стороны диффузора. При этом волна, излучае- Рис. XIII-11. Размещение громкоговорителя: а - на экране с расчетным размером d; б - в ящике с зквива-лентным размером d=a+2e
мая передней стороной диффузора, и волна, выходящая из ящика с обращенной фазой, имеют вблизи от ящика одинаковые фазы, и их интерференция уже не приводит к ослаблению звука. На рис. XI1I-12 показана схема фазоинвертора. Работает он следующим образом. Когда конус диффузора движется от магнитной системы, создавая вне ящика сжатие, воздух в отверстии движется наружу, так же создавая перед отверстием сжатие. Напротив, когда конус движется к магнитной системе, создавая вне ящика разрежение, воздух в отверстии движется внутрь ящика и перед отверстием получается тоже разрежение. Таким образом и происходит желаемое обращение (инверсия) фазы излучения оборотной стороны диффузора и устраняются невыгодные последствия интерфе-зенции прямой и обратной волн. Лроисходит это потому, что диффузор громкоговорителя связан через упругость воздушного объема ящика с массой воздуха в отверстии. Масса воздуха в отверстии ведет себя подобно диффузору, являясь дополнительным излучателем звука. Отдача увеличивается преимущественно па резонансной частоте объема фазоинвертора, которая выбирается равной или несколько ниже основной резонансной частоты головки громкоговорителя. Хорошо рассчитанный и изготовленный фазоинвертор не только улучшает частотную характеристику звуковоспроизведения в области низших частот, но и способствует уменьшению нелинейных искажений вблизи частоты резонанса головки громкоговорителя. Так как эффективная площадь диффузора мощных современных громкоговорителей (а в мощных системах устанавливается несколько головок) значительна, то и объем фазоинвертора достигает значительных размеров, что наглядно видно на фотографии заэкрапных громкоговорителей, установленных в кинотеатре «Россия» в Москве (рис. ХП1-13). Рупор весьма распространенный акустический элемент, согласующий относительно высокое полное акусти- Рис, ХШ-12. Схема фазоинвертора 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [ 53 ] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |
|||||||||||