Акустическое оформление громкоговорителей и требования, предъявляемые к ним

Рисунок 2

Резонанс в одном контуре определяется механической частью головки, в другом – параметрами ящика, который ведет себя как резонатор Гельмгольца. Формулы для расчета размеров ящика:

[Гц].

, обачно выбирают

[м],

[м3], обычно .

Материал ящика – фанера или столярная плита толщиной от 5 мм до 20 мм в зависимости от мощности головки. В высококачественной аппаратуре акустическое оформление типа «открытый ящик» не применяют.

Закрытый ящик. Если головка громкоговорителя установлена в отверстии закрытого ящика, то излучение задней поверхности диффузора во внешнюю среду полностью подавляется. Воздух внутри ящика создаёт дополнительную гибкость, которая уменьшает суммарную гибкость акустической системы. При этом повышается резонансная частота системы. На первых порах для понижения резонансной частоты увеличивали объём ящика. Позднее были разработаны специальные головки для работы с закрытым ящиком. Они имеют увеличенную массу и большую гибкость подвижной системы. Такой режим работы получил название акустического подвеса.

Эквивалентная схема головки громкоговорителя, помещенной в закрытый ящик , изображена на рис. 3.

Рисунок 3

Здесь СМп – суммарная гибкость подвеса диффузора, СМя – гибкость воздуха в ящике. Гибкость воздуха внутри ящика можно вычислить по формуле:

где - площадь поверхности диффузора. Нижняя граничная частота громкоговорителя

Откуда необходимый объём ящика:

Для сглаживания неравномерности АЧХ, обусловленной резонансными явлениями в ящике, внутренняя поверхность ящика обивается звукопоглощающим материалом.

Фазоинвертор представляет собой закрытый ящик с двумя отверстиями, в одном из них установлена головка громкоговорителя, а в другом – отрезок трубы. При соответствующей настройке передняя поверхность диффузора и воздух в выходном отверстии трубы на нижней частоте рабочего диапазона совершают колебания в одинаковой фазе. Звуковые давления, создаваемые диффузором и выходным отверстием складываются, улучшая отдачу громкоговорителя в области нижних частот. При этом

Формулы для упрощенного расчета объёма и длины трубы фазонивертора:

м3] ,

где D – диаметр выходного отверстия. Величину D берут от 0.5 до 1 диаметра диффузора.

Акустический лабиринт. Акустический лабиринт представляет собой трубу, в одном конце которой установлена головка громкоговорителя, а другой конец выходит на фронтальную панель громкоговорителя. Длина трубы , где - длина волны, соответствующая нижней граничной частоте громкоговорителя. Звуковая волна, созданная задней поверхностью диффузора, на нижней частоте диапазона, пройдя трубу, изменяет фазу на 180о. В результате звуковое давление на нижних частотах диапазона, создаваемое такой конструкцией, увеличивается. Из-за большого веса и габаритов акустический лабиринт применяется редко.

Головка громкоговорителя прямого излучения может быть соединена с рупором через предрупорную акустическую камеру. Такая конструкция позволяет лучше согласовать механическое сопротивление подвижной системы головки с сопротивлением излучения рупора и значительно увеличить к.п.д. громкоговорителя. Рупор представляет собой трубу с переменным сечением, возрастающим по мере удаления от головки. Встречается несколько типов рупоров: конический, экспоненциальный, гиперэкспоненциальный и др.

В коническом рупоре площадь поперечного сечения рупора изменяется по закону:

В экспоненциальном – по закону

в гиперэкспоненциальном – по закону:

где - параметр рупора. На рисунке 4 показан профиль рупоров и зависимость их сопротивления излучения от частоты.

1 – конический, 2 – экспоненциальный, 3 – гиперэкспоненциальный

Рисунок 4

Приведенная зависимость показывает, что рупор начинает эффективно излучать с некоторой частоты, называемой критической частотой рупора . Экспоненциальные рупоры обладают лучшими характеристиками по сравнению с рупорами другой формы и применяются чаще других. Для экспоненциального рупора:

Расчет рупора сводится к определению площади (диаметра) входного, выходного отверстий и длины рупора. Площадь входного отверстия:

[м2],

где , а и - нижняя и верхняя граничная частота рабочего диапазона.

Диаметр выходного отверстия:

.

Оптимальная длина рупора:

К.п.д. рупорных громкоговорителей достигает 5 7 %. Недостатком таких громкоговорителей являются большие габариты, а также сужение диаграммы направленности излучения с повышением частоты. Применяют их для озвучивания улиц, площадей и т.п.

Сложные акустические системы. Часто встречаются системы, состоящие из нескольких головок громкоговорителя, размещенных на одном щите или в одном ящике. Система, содержащая несколько одинаковых головок, включенных параллельно, называется колонкой. Несколько головок громкоговорителя, работающих в разных участках воспроизводимого диапазона частот, образуют многополосную акустическую систему.

 Скачать реферат