10.ОЗВУЧИТЕЛНИ ТЕЛА

10.1. Определение. Акустичен екран. Видове озвучителни тела.

Озвучителното тяло представлява звукоизлъчвател, който може давъзпроизвежда ефективно целия чуваем честотен обхват или голяма част отнего и представлява комплекс от акустично оформление (кутия), един илиняколко високоговорителя и електрически разделителен филтър.

Нека разгледаме работата на един високоговорител и да изясним не-обходимостта от поставянето му върху кутия.

Когато един високоговорител с директно излъчване работи, той съз-дава в пространството две звукови вълни - едната с предната страна намембраната си, а другата - с нейната задна страна. Тези две звуковивълни са в противофаза, защото когато мембраната се движи напред, спредната си страна тя създава сгъстяване на въздуха, а със задната систрана в същия момент създава разреждане. Когато излъчването на предна-та и задна звукови вълни става в една и съща област на пространството,във всяка точка на това пространство звуковото налягане представляваалгебричната сума от двете вълни, и когато те са противофазни се изваж-дат (получава се така нареченото акустично късо съединение), в резултатна което звуковото налягане има минимална стойност или е равно на нула.Когато размерите на високоговорителя станат сравними с половината отдължината на вълната за излъчваното колебание, разликата в пътищата напредната и задна звукови вълни довежда до допълнително дефазиране на1800, т.е. общото дефазиране става 3600 или двете вълни са във фаза. Притова резултантното звуково налягане се удвоява, или нараства с 6dB. Приново нарастване на честотата, когато разликата в пътищата стане равнана дължината на вълната на звуковото колебание отново двете вълни са впротивофаза и общото звуково налягане става равно на нула и т.н. с ре-дуващи се минимуми и максимуми. За избягването на този ефект се прила-гат няколко метода:

Първият метод изисква разделянето на пространството на две частис помощта на безкрайна твърда преграда (екран), в отвор на която е мон-тиран високоговорителя така, че с предната си част да излъчва в еднотополупространство, а със задната си част - в другото полу-пространство.Това решение наистина би премахнало акустичното късо съединение, но засъжаление в природата няма базкрайни екрани, и всеки реален такъв имакрайни размери. Все пак, ако тези размери могат да бъдат направени дос-татъчно големи, така, че задната звукова вълна да изминава толкова дъ-лъг път, че да затихне почти напълно, целта би била постигната. Такававъзможност, обаче, се удава рядко (например, в киното).

Разновидност на този метод е използу-ването на отворена отзад кутия (както прирадиоприемниците и телевизионните приемни-ци). В този случай акустичното късо съеди-нение остава за най-ниските честоти, а запо-високите честоти се получават описанитепо-горе минимуми и максимуми. За намаляванена дълбочината на минимумите и височинатана максимумите високоговорителят се монтираасиметрично на челната повърхност на кутия-та. При това задната звукова вълна изимина-ва различен път, в зависимост от това откъде минава, и пристига в точката на слуша-

не с различни фази, а това довежда до известно намаляване на неравно-мерността на честотната характеристика.

Фиг.10.1

Монтирането на високоговорителя върху затворена кутия на пръв по-глед кардинално решава въпроса с акустичното късо съединение. Наистина,ако стените на кутията са достатъчно твърди, задната звукова вълна неможе да проникне във външното пространство и условия за съществуване наакустично късо съединение не съществуват. За сметка на това, обаче, за-творения обем със своята гъвкавост участва в трептящата система на ви-сокоговорителя, повишавайки неговата резонансна честота, а както е из-вестно ефективността на излъчване на високоговорителя под резонанснатачестота е много ниска. Това довежда до повишаване на долната граничначестота на ефективния честотен обхват на озвучителното тяло със затво-рен обем.

Известно понижаване на долната гранична честота може да постигнес помощта на така нареченото акустично оформление с фазоинвертор илибас-рефлекс. Названието фазоинвертор доста точно отговаря на принципана действие на този вид озвучителни тела. При тях задното излъчване нависокоговорителя за най-ниските честоти се дефазира на 1800 (инвертирасе) с помощта на акустична система, включваща гъвкавостта на обема натялото и масата на въздуха в една тръба, свързваща обема на тялото иоколното пространство (фиг.10.1). При това звуковото налягане на пред-ната и задната полувълна се сумира и довежда до повишаване на ефектив-ността на преобразуване за тези честоти. За по-високите честоти, къдетодефазирането е различно от 1800, акустичното съпротивление на тръбата едостатъчно голямо и задната вълна не може да проникне в околното прост-ранство и да увеличи неравномерността на честотната характеристика. По-добен е принципът на действие на озвучителните тела с пасивна мембрана,като при тях дефазирането и излъчването на задната звукова вълна воколното пространство става с помощта на специална мембрана, подобна натази на високоговорителя, но без звуковата бобина, центриращата шайба имагнитната система. Ефективността на пасивната мембрана е по-ниска оттази на фазоинвертора, но параметрите и се регулират в по-широки грани-ци и не съществува опасност от появата на призвуци, дължащи се на зави-хрянето на въздуха в тръбата. В замяна на това пасивната мембрана екритична по отношение на точността на изработка.

Дефазирането на задната вълна и нейното излъчване във фаза с пре-дната се използува и при озвучителните тела с акустичен лабиринт. Притях дефазирането става за сметка на удължаване на пътя на задната вълнас помощта на нагъната тръба или специално оформяне на корпуса. За съжа-ление, акустичният лабиринт пропуска и звуковите вълни с по-висока чес-тота, за които условието за дефазиране на 1800` не е спазено. Това дове-жда до повишаване на неравномерността на честотната характеристика.

10.2.Обща теория на озвучителните тела.

Нека разгледаме по-подробно теорията на озвучителните тела с фа-зоинвертор. Трябва да се отбележи, че тази теория включва и озвучител-ните тела със затворен обем като частен случай.

Както вече казахме, честотната характеристика на озвучителнототяло представлява зависимостта на създаваното звуково налягане от чес-тотата на входния сигнал. В областта на ниските честоти, където може дасе приеме, че мембраната се движи като бутало, и че насочеността на из-лъчване практически не зависи от честотата, осевата честотна характери-стика съвпада с честотната характеристика на коефициента на полезнодействие на системата.

Акустичната мощност на всеки един излъчвател се определя от обем-ната скорост Jоб на неговата повърхност и от активната съставка на съп-ротивлението на излъчване Rизл.:

.изл

2

обак RP ϑ= (10.1)Обемната скорост представлява произведението на колебателната

скорост и площта на излъчвателя:vS.об =ϑ (10.2)

Съпротивлението на излъчване Rизл. зависи от свойствата на средата,в която се излъчва звуковата вълна, и от свойствата на акустичнотооформление на високоговорителя. За разглежданото акустично оформление -фазоинвертор - съпротивлението на излъчване на високоговорителя и фазо-инверсния отвор е:

cfR

2

.изл

ρπ= , (10.3)

където:f - честота на излъчваното звуково колебание;с - скорост на звука;r - плътност на въздуха.Тъй като обемната скорост на изхода на фазоинвертора Jобф.и. се

създава от тилната страна на мембраната на високоговорителя, тя имаобратен знак спрямо обемната скорост на предната повърхност намембраната Jобм. Като вземем предвид това, акустичната мощност, излъчванаот озвучителното тяло с фазоинвертор е:

2

.и.ф.об.м.об

2

ак cfP ϑ−ϑρπ

= (10.4)

Ако за източник на сигнал служи усилвател на мощност с изходнонапрежение на празен ход Еg и изходно съпротивление Ri, то входнатаелектрическа мощност на озвучителното тяло е:

( ) e2ie

2g

.ел RRR

EP

+= (10.5)

тук Rе е постояннотоковото съпротивление на звуковата бобина нависокоговорителя.

Като вземем пред вид (10.4) и (10.5), за коефициента на полезнодействие ще получим:

( ) 2

.и.ф.об.м.обe

2g

2ie

2

ел

.ак

RcERRf

PP

ϑ−ϑ+ρπ

==η (10.6)

Следователно, зада намерим честотнатахарактеристика наозвучителното тяло,трябва да определимобемните скорости Jобм. иJобф.и.. Това може дастане с помощта на

електрическатазаместваща схема наозвучителното тяло,която в опростен вид е

Тззн

Фиг.10.2

показана на фиг.10.2.

ъй като се интересуваме от акустичния изход на озвучителното тяло, ваместващата схема фигурират акустичните елементи. Така например,ахранващия усилвател на мощност е преобразуван в генератор на звуковоалягане с изходна величина рg:

( ) Mei

gg SRR

BlEp

+= (10.7)

Тук В е индукцията във въздушната междина на магнитната система;l е дължината на проводника на звуковата бобина, обхванат от магнитнитесилови линии; SМ е площта на мембраната.

Тази формула се отнася за озвучително тяло с електродинамиченнискочестотен високоговорител, но почти всички съвременни нискочестотнивисокоговорители са от този тип.

Сумата от вътрешното съпротивление на генератора и активнотосъпротивление на звуковата бобина, трансформирана в акустичен аналог е:

( ) 2Mei

22

a SRRlBz

+= (10.8)

Опростяването на заместващата схема се изразява в следното:- Акустичните маси на подвижната система на високоговорителя, на

присъединената маса въздух от предната и задна страна на мембраната саобединени в една - Мas.

- Акустичните съпротивления на излъчване на мембраната ибасрефлекса са изпуснати поради много малката си стойност, обусловенаот малкия коефициент на полезно действие на високоговорителите сдиректно излъчване, който е в границите на 0.1-4%.

- Акустичната маса на въздуха във фазоинверторния проход иприсъединената маса въздух близо до изходния отвор също са обединени ведна - Мav.

- Не са взети пред вид активните съпротивления на загубите втръбата, в евентуални процепи в кутията и в самата кутия, порадималката им стойност.

Останалите елементи на схемата са:- сas е акустичната гъвкавост на окачването на трептящата система

на високоговорителя.- Ras e активното съпротивление на загубите в трептящата система

на високоговорителя.- cab е акустичната гъвкавост на въздуха в кутията.Ако определим интересуващите ни обемни скорости (отговарящи на

съответните токове в електрическия еквивалент) от така полученатазаместваща схема и ги заместим в (6), можем да получим израза за КПД:

+

+

+

+

πρ

=η 8

s4

6

s3

4

s2

2

s1

2Mase

22

ffy

ffy

ffy

ffy1

1SMR

lBc4

(10.9)

Тук fs e резонансната честота на високоговорителя в свободнопространство.

Коефициентите y1, y2, y3, y4 се дефинират от изразите:

;Q2

ff

VV24

ff

VV1y

;ff2

VV22

Q1y

2t

2

s

bas

2

s

b

2

as2

2

s

bas2t

1

−

++

+

+=

−−−=

(10.10)

232

4

s

b4

2

s

bas

2

s

b2ts

b3

ffy

ff2

VV22

ff

Q1

ffy

=

−−−

=

10.10

Тук означенията са следните:fb - резонансна честота на басрефлекса - т.е.честотата на която

масата на въздуха в тръбата резонира с гъвкавостта на обема на кутията.fs - резонансна честота на високоговорителя - т.е. честотата, на

която масата на трептящата система резонира с гъвкавостта наокачването. Този параметър обикновено се дава в справочниците, или можеда бъде определен от импедансната характеристика на високоговорителя всвободно пространство.

Qt - общ (тотален) качествен фактор на високоговорителя,представляващ отношението на реактивната част на акустичнотосъпротивление на високоговорителя при резонанс към общото му активносъпротивление. Дава се справочниците.

V - вътрешния свободен обем на кутията.Vas - въздушният обем, чиято гъвкавост е равна на гъвкавостта на

окачването на високоговорителя. Също може да бъде намерен всправочниците.

as2

as CcV ρ= (10.11)Ако не се интересуваме от абсолютната стойност на КПД, а само отнеговата честотна характеристика, то нейната форма се определя отпоследния множител на израза (10.9). Той съвпада с израза за честотнатазависимост на пропускането на високочестотен филтър от 4-ти ред, коетопозволява при анализа на честотната характеристика на озвучителнототяло с басрефлекс да ползуваме изводите, известни от електротехниката.От там е известно, че формата на честотната характеристика зависи отстойността на коефициентите y. Например, ако всички коефициенти у саравни на 0, КПД щеше да бъде константа, не зависеща от честотата. Вдействителност това не може да бъде изпълнено, защото систематауравнения има само три променливи - Qt,Vas/V и fb/fs (тези величини санаречени променливи в смисъл, че могат да се избират или регулират приконструирането и изработката на озвучителното тяло). При изменението натези три величини е възможно чрез подбор на стойностите на у1, у2, у3 иу4 да се формира практически всякаква форма на честотнатахарактеристика, с изключение на честотната независимост. В областта нанай-ниските честоти, където fs/f>1 честотната характеристика наозвучителното тяло се определя от стойностите на коефициентите пред по-високите степени на това отношение, докато в областта но ефективниячестотен обхват, където fs/f<1, формата на честотната характеристиказависи главно от у1. Максимално гладка се нарича честотнатахарактеристика, в чийто аналитичен израз болшинството от коефициентитеу е равно на 0, включително и у1. Между множеството възможнихарактеристики, най-голям практически интерес представляват гладките ипочти гладки характеристики, съответствуващи на филтрите от типа квази-Бътъруърд от втори и трети ред, и тези на Бътъръуърд и Чебишев отчетвърти ред.

Характеристиката, гладка с точност до втори ред има аналитиченизраз от вида:

( ) 8

s4

6

s3

4

s2

0

ffy

ffy

ffy1

1f

+

+

+

=η (10.12)

Тук коефициентът у1=0. Това условие може да се изпълни за всекивисокоговорител, чийто Q - фактор е по-малък от 0.707. Освен това,параметрите на високоговорителя трябва да удовлетворяват следнотоусловие:

2

s

bas2t f

fVV1

Q21

++= (10.13)

От този тип е честотна характеристика на озвучително тяло съсзатворен обем. Тъй като за този тип озвучителни тела отношениетоfb/fs=0, изразът за честотната характеристика се опростява допълнителнои добива вида:

( ) 4

s2

0

ffy1

1f

+

=η (10.14)

Долната гранична честота, при която КПД на високоговорителя спададва пъти (3dB) спрямо своята асимптотична стойност е:

VV1ff as

s3 += (10.15)

Характеристиката от типа квази-Бътъруърд се описва отуравнението:

( ) 8

s4

6

s3

0

ffy

ffy1

1f

+

+

=η (10.16)

Тук на нула са равни коефициентите у1 и у2. Решение на товауравнение съществува при Qt<0.563. В зависимост от избраните променливипараметри могат да се получат различни коефициенти у3 и у4 иследователно цяло семейство характеристики от типа Бътъруърд от третиред. Обща особеност на тези характеристики е гладката, без пикове ипровали форма на честотната характеристика в целия разглеждан честотенобхват и факта, че долната гранична честота и честотата на настройка набасрефлекса лежат над резонансната честота на високоговорителя.

Характеристиката от типа Бътъруърд от четвърта степен има следнияаналитичен израз:

( ) 8

s

0

ff1

1f

+

=η (10.17)

Този израз се получава при условие, че y1= y2= y3=0. Това условиеможе да се изпълни само при една комбинация от стойности напараметрите:Qt = 0.383; Vas/V = 1.414; fb/fs = 1

При това долната гранична честота съвпада с резонансната честотана високоговорителя и с честотата на настройка на басрефлекса.

Този тип честотна характеристика е максимално гладка и сеполучава тогава, когато Q-факторът на високоговорителя е равен на0.383, обемът на кутията е 1.414 пъти по-голям от обема, еквивалентенна гъвкавостта на високоговорителя и басрефлексният проход е такаподбран по дължина и диаметър, че неговата резонансна честота съвместнос обема е равна на резонансната честота на високоговорителя в свободнопространство.

Характеристиката на Чебишев от четвърти ред се получава, когатокоефициентите у1 и у3 са отрицателни, а у2 и у4 са положителни.Тези условия могат да бъдат изпълнени при Qt > 0.383; fb < fs; Vas/V <1.414.

Този тип характеристики също са семейство и се характеризират с малъкотскок в ефективния честотенобхват, като при това долнатагранична честота и честотата нанастройка на басрефлекса лежатпод резонансната честота нависокоговорителя в свободнопространство. На фиг.10.3 сапоказани примерни характеристикиот четирите типа. Освенразгледаните честотнихарактеристики могат да бъдат

фпр

зх

нп

оаонгоосчн

авОб

пвс

Фиг.10.3

реализирани и други типове,включително и съответствуващи на

илтри на Бътъруърд и Чебишев от по-висок ред чрез включванетооследователно на озвучителното тяло, представляващо филтър от четвъртиед на още един електрически филтър.

Абсолютната стойност на КПД се получава, като вземем пред вид, чеа ефективния честотен обхват, множителя, определящ честотнатаарактеристика практически е равен на 1. Тогава :

2Mase

22

SMRlB

c4πρ

=η (10.18)

Ако преработим израза, определяйки акустичната маса и коефициентаа електромеханична връзка и означавайки Vas/V=a, а с f3/fs = b щеолучим:

3t

3

33

2

QcVf2βαπ

=η (10.19)

Вижда се, че КПД на озвучителното тяло е право пропорционален набема на кутията и на куба на долната гранична честота.Следователно,ко при един и същ обем разширим ефективния честотен обхват с еднактава надолу, КПД на озвучителното тяло ще се намали с 9dB. Приамаляване на обема на кутията два пъти при запазване на същата долнаранична честота, КПД на озвучителното тяло се намалява два пъти. Товазначава, че по какъвто и начин да се решава задачата за намаляване набема на озвучителното тяло, в крайна сметка за поддържането на една иъща излъчвана акустична мощност при една и съща долна граничнаестота, входната мощност се увеличава толкова пъти, колкото сеамалява обема на кутията.

10.3. Конструиране на озвучителни тела

Оразмеряването на фазоинвертора се основава на определянето накустичната маса на въздуха в тръбата, която заедно с гъвкавостта наъздуха във вътрешния обем на кутията резонира на честота fb.тношението на дължината на тръбата към площта на входния отвор може даъде определено от следната формула:

Vf3097

SL

2bv

v = (10.20)

Размерността на величините е: fb - в Hz; V - m3 ; Lv/Sv - в 1/m.Практически дължината на тръбата е малко по-малка от определената

о формула (10.20), защото в нея се включват и присъединените масиъздух от двете страни на тръбата и за това от тази стойност трябва дае извади поправката:

π=∆ vS7,1L (10.21)

Площта на тръбата не може да бъде много малка, защото от еднастрана се намалява ефективността на фазоинвертора, а от друга страна евъзможна появата на призвуци като свистене и фучене, вследствие назавихрянето на въздуха. За това обикновено площта Sv за проход с кръглосечение се приема да бъде от 0.25 до 1 от ефективната площ намембраната на високоговорителя (последната обикновено е близка доплощта на мембраната без гънката). Стремежът е площта на тръбата да сенаправи колкото е възможно по-близка до горната граница, но трябва дасе има пред вид, че с увеличаването на площта трябва да се увеличава и

дължината, за да се запази отношението Lv/Sv.Освен това, прекалено дългата тръба в горнатачаст на нискочестотния обхват престава да седържи като система със съсредоточенипараметри, което може да доведе доувеличаването на неравномерността начестотната характеристика.

Формата на сечението на басрефлекснияпроход оказва влияние върху присъединенатамаса въздух и от там върху неговата дължина,което води до необходимост от прилагането накорекционни коефициенти на формата. Колкотоповече формата на сечението се различава откръг или квадрат, толкова по-голяма енеобходимата корекция. При форма на сечениетос много голямо отношение на страните сеувеличава и опасността от завихряне навъздуха, за която беше споменато по-горе. Затова проход с такава форма на сечението се

и

в

зск

Фиг.10.4

зползува много рядко, само тогава, когато няма друга възможност.

Качественият фактор на фазоинвертора зависи от активните загубиътре в кутията. Изведените до тук формули се отнасят за акустично

оформление без загуби, при което качественияфактор би бил равен на безкрайност. Такъвидеален случай в практиката не съществува.Освен това, ако в кутията няма звукопоглъщащматериал, който увеличава загубите в обема, имаопасност от получаването на стоящи вълни. Товаби предизвикало подчертаване на някои честоти.От друга страна,поставянето на голямоколичество звукопоглъщащ материал довежда до“предемпфане” на обема и известно намаляване наефекта от басрефлекса.

Оразмеряването на акустичното оформлениеот типа фазоинвертор се състои в намирането наfb, отношенията Vas/V, f3/fs и Lv. Освен спомощта на формули,това може да стане и пономограми, както показаната на фиг.10.4, коятое валидна при качествен фактор на басрефлексаравен на 10 или което съответствува на единслой от звукопоглъщащ материал (най-добре

Фиг.10.5 полиестерна вата) с дебелина 10-20 милиметра

акрепен по вътрешната страна на стените на кутията. Това е най-честорещания случай. В редки случаи се използува предемпфан обем сачествен фактор около 5 и тогава се използува номограмата на фиг.10.5.

По горе беше споменато, че при демпфането на обема се намалявакачественият фактор на басрефлекса и бяха дадени номограми при стойнос-ти на Qb 5 и 10 (не трябва да се смесва качественият фактор на басреф-лекса с качествените фактори на високоговорителя). Качественият факторна басрефлекса зависи от загубите в акустичното оформление (кутията).Най-голям дял в тези загуби има триенето в процепи и отвори в стенитена кутията. За това при изработката на последната трябва да се обръщаособено внимание на доброто уплътняване. За проверка на уплътняванетотрябва да се запуши добре басрефлексния отвор и при натискане на мемб-раната на нискочестотния високоговорител трябва да се усеща съпротивле-нието на въздуха в обема, а при освобождаването и тя трябва да се връщабавно. Дори и при най-прецизно изпълнение на кутията все пак оставатутечки на въздуха през мембраната на високоговорителя- при някои висо-коговорители има отвори в шапката (куполообразната средна част на мемб-раната, защитаваща въздушната междина на магнитната система от попаданена прах и други замърсители), при други се получава утечка от недоброзалепване на гънка или шапка и т.н. В зависимост от качеството на из-пълнение Qb се движи от 3 до 30, при което за добре изпълнените кутиитази стойност е от 10 до 30, а при запълване на обема с вата спада до5.

Начини за регулиране на качествения факторКакто се вижда от изложеното по-горе, твърде често при конструи-

рането на озвучителните тела се налага регулирането на качественият фа-ктор на високоговорителите. Връзката между тоталния качествен факторQt, механичния качествен фактор QM и електрическия QE се дава от изра-зът:

( )GEE

E

Mt RRQR

Q1

Q1

++= (10.22)

Вижда се, че има два подхода за регулиране на качественият фак-тор.Първият подход се състои в промяната на механичните загуби в трептящатасистема на високоговорителя. Най-често се налага намаляването на качес-твеният фактор. Това може да стане или чрез обработка на окачването(главно гънката) със специални обмазки, или чрез поставянето в близостдо мембраната на така наречения “панел за акустично съпротивление”.Първият начин не позволява много широк диапазон на регулиране на качес-твеният фактор, понеже довежда и до намаляване на чувствителността.Предимството му е, че едновременно с намаляване на качественият факторнамалява и изкривяванията, внасяни от високоговорителя, но пък той непозволява връщане към първоначалното положение, ако се окаже,че не епостигнат необходимият ефект. Вторият начин изисква поставянето колкотоможе по-близо до мембраната на високоговорителя от задната и страна наполупропусклива преграда, създаваща допълнително акустично съпротивле-ние при движението на мембраната. Практически това става, като се зак-рият отворите в шасито с перфориран лист от пластмаса, алуминий илидруг подобен материал. Отворите на перфорацията трябва да бъдат колкотое възможно по-ситни. Допълнително демпфане се постига чрез поставянетовърху листа на един или няколко слоя тъкан. Недостатък на този метод еизвестно повишаване на резонансната честота на високоговорителя, кактои невъзможността предварително да се изчисли промяната на качествениятфактор, при което се налага експериментално да се търси оптималнатаперфорация или демпфащ материал.

Вторият подход за регулиране на качественият фактор се базира насилното влияние на изходното съпротивление на усилвателя върху него.Този начин е универсален и позволява регулиране на качественият факторв широки граници. Недостатък на метода е, че регулирането е валидно са-

мо при работа на конкретен високоговорител с точно определен усилвател,т.е. той е приложим главно при активните озвучителни тела.

Необходимото изходно съпротивление на усилвателя се определя поформулата:

( )

−

−+ 1

QQQQQRR

EtM

MtEG (10.23)

Тук QМ и QЕ са измерените стойности, а Qt е необходимата стойностна качествените фактори на високоговорителя.

Тогава, когато необходимата стойност на изходното съпротивлениена усилвателя е по-голяма от неговата стойност, задачата се решава чрезпросто свързване последователно на високоговорителя на резистор с необ-ходимата стойност. Когато се използуват високоговорители с голяма стой-ност на качественият фактор (това се получава, когато магнитната систе-ма е слаба), необходимата корекция е към намаляване на Qt. Такава коре-кция може да бъде реализирана с помощта на усилвател с отрицателно из-ходно съпротивление. Като имаме пред вид, че съпротивлението на високо-говорителя за целия работен честотен обхват обикновено не е по-ниско отпостояннотоковото съпротивление на звуковата бобина RE, можем да кажем,че условието за стабилна работа на усилвателя е:

0RR GE >+ (10.24)Необходимата стойност на RG < 0 се постига чрез прилагането на по-

ложителна обратна връзка по ток (обратна връзка, при която върнатото навхода напрежение е пропорционално на изходния ток). За целта последова-телно на високоговорителя към маса се свързва малко съпротивление и па-да на напрежение върху него са подава на входа на усилвателя в качест-вото на напрежение на обратна връзка.

Оразмеряването на озвучително тяло със затворен обем може да бъденаправено с помощта на номограмата по-казана на фиг.10.6

Начинът на работа с нея е подо-бен на този при номограмите отфиг.10.4 и 10.5. Частичното запълванена обема на кутията (до 20%) със зву-копоглъщащ материал (обикновено полие-стерна вата) спомага за подтисканетона стоящите вълни, които биха довелидо повишаване на неравномерността начестотната характеристика. Освен това,поради изменянето на закона за свива-нето и разреждане на въздуха в звуко-поглъщащия материал се получава увели-чаване на ефективния обем на кутията,което довежда до понижаване на долнатагранична честота при същия обем. Пре-

дна

хчпвгф

Фиг.10.6

комерното запълване на обема довежда

о обратния ефект - намаляване на ефективния обем поради изместванетоа въздуха от звукопоглъщащия материал при едновременното повишаване нактивните загуби.

В областта на ниските честоти съществено влияние върху честотнатаарактеристика оказва и формата на кутията. Експериментално е доказано,е най-гладка честотна характеристика в областта на ниските честоти сеолучава при сферична форма на кутията. За съжаление, тази форма изиск-а сложна технология за изработването º, което я оскъпява. За това най-олямо разпространение е получила третата по качества в това отношениеорма, а именно паралелепипеда, при който високоговорителят е разполо-

жен извън центъра на симетрия на лицевата стена. Тази форма на кутиятапредставлява разумен компромис между технологичност на изработката икачествени показатели. В последно време, с развитието на технологиятавсе по-често на пазара се появяват озвучителни тела с форма на цилиндър(кръгов или елиптичен), на който високоговорителя е монтиран на околна-та повърхнина. Това е едно решение, което е почти толкова добро, колко-то и сферата (разликата в неравномерностите на озвучителните тела сдвете форми е в границите на 1dB). Най-неудачна за озвучително тяло еформата на цилиндър, като високоговорителя е разположен на основата нацилиндъра. Също неудачна е и кубичната форма с говорител, разположен вцентъра на симетрия на една от стените.

Формата на озвучителното тяло оказва съществено влияние и върхунеравномерността на честотната характеристика в областта на високитечестоти. Причина за това е отражението на звука от ръбовете и другиелементи на лицевата повърхност на кутията тогава, когато техните раз-мери станат съизмерими с дължината на звуковата вълна. Поради разликатав изминатия път, пряката и отразената вълна пристигат в точката, къдетое разположен слушателя с различна фаза и при сумирането си довеждат доувеличаване или намаляване на нивото на звука в тази точка и по тозиначин влияят върху неравномерността на честотната характеристика. Занамаляване на този вреден ефект се избягва оформянето на остри ръбовепо кутията и лицевите елементи като решетки, рингове и др.

Материалът, от който е изработена кутията също оказва влияниевърху честотната характеристика, вследствие на неговата по-голяма илипо-малка звукопроницаемост. Тя зависи от дебелината на стената, от ме-ханичните загуби в материала и от неговата склонност да се разтрептяваи да изпада в резонанс на определени честоти, като при това излъчвазвук с произволна фаза. При сумирането на този звук с излъчения директ-но от високоговорителя се получава, както и в предния случай, увелича-ване или намаляване на нивото на звука в точката на слушане.

Във връзка с това стремежът да се използува за изработка на кути-ята материал като музикална дървесина е вреден поради факта, че собст-вените резонанси на такива материал само увеличават неравномерността начестотната характеристика. При някои по-луксозни озвучителни тела сеизползуват материали като мрамор, керамика и др., които съчетават голя-ма твърдост с добри механични загуби, но са твърде скъпи и трудни заобработка. Най-удачен материал за изработка на кутии за озвучителни те-ла, съчетаващ достатъчна твърдост и механични загуби с прилична цена саплоскостите от дървесни частици (ПДЧ) или така наречения талашит. Сгло-бяването на кутиите от този материал става най-често с помощта на сгло-бката наречена “нут и перо” или с помощта на чуждо парче, при коетотрябва да се обърне внимание на доброто залепване и уплътняване насглобките. При озвучителни тела със сравнително малка мощност е възмож-но кутията да се изработи от пластмаса, като за предпочитане е вътреш-ните слоеве на пластмасата да бъдат разпенени.

Подбораът на високоговорители става най-напред по паспортна мощ-ност. Този вид мощност е мярка за надеждността на високоговорителите иметодиката за нейната проверка е такава, че независимо от това, даливисокоговорителя е нискочестотен, средночестотен или високочестотен,неговата паспортна мощност трябва да бъде равна на паспортната мощностна озвучителното тяло. Трябва да се отбележи, че ако в озвучителнототяло средночестотните и високочестотни високоговорители се използуват вчестотна лента, по-тясна от обявената от производителя за дадения висо-коговорител, мощността, която му се подава може да бъде по-висока, катонейната стойност може да бъде определена с помощта на стандартната кри-ва на статистическото разпределение на мощностите по честота при въз-

произвеждането на усреднена говорна и музикална програма (така нарече-ната IEC - крива).

Обикновено нискочестотните високоговорители възпроизвеждат често-тния обхват от долна гранична честота до 2-4kHz. В случаите, когато оз-вучителното тяло е трилентово, средночестотният високоговорител поемачаст от тази лента и тогава е достатъчно нискочестотния високоговорителда възпроизвежда честотите до 500-800Hz. Във всички случаи тези високо-говорители са освободени от необходимостта да възпроизвеждат високитечестоти, а в някои случаи и средните, като в замяна на това са повишениизискванията към възпроизвеждането на ниските честоти.

Паспортната мощност на този вид високоговорители практически съв-пада с тяхната максимална синусоидална мощност, защото върхът на IEC -кривата се пада в този честотен диапазон, на честота 270Hz.

Средночестотните високоговорители трябва да възпроизвеждат често-тния диапазон от 500-800Hz до 4-5, рядко до 8kHz. При тях изискването ев работния честотен обхват да имат неравномерност на честотната харак-теристика по-малка от 4dB. За намаляване на насочеността на излъчване-то, диаметърът на този вид високоговорители е не по-голям от 130mm, ка-то често те са куполни с още по-малък диаметър. Тяхната максимална си-нусоидална мощност е 40 до 60% от паспортната им мощност.

Високочестотните високоговорители възпроизвеждат честотната лентаот 2kHz до горната гранична честота. Пак с цел намаляване на насочено-стта на излъчване техният диаметър е малък, те все по-рядко биват кону-сни, а обикновено са куполни, понякога лентови и при някои типове пие-зоелектрически високоговорители от високополимерно пиезофолио, с цилин-дрична излъчваща повърхност. Максималната им синусоидална мощност еоколо 20% от паспортната им мощност.

10.4.Теснолентови суббасови високоговорителни системи

С появяването на цифровия звукозапис възникна необходимостта откомпактни високоговорителни системи, възпроизвеждащи качествено най-нискочестотния звуков обхват. В описаните по-рано озвучителни тела сбасрефлекс и със затворен обем, нискочестотният високоговорителвъзпроизвежда сравнително широка честотна лента, при което максималнатаакустична мощност на системата се ограничава от максималната възможнаамплитуда на мембраната на високоговорителя, при която тойвъзпроизвежда сигнала с допустими нелинейни изкривявания. Тазимаксимална амплитуда се получава при най-ниските честоти, защото заизлъчването на една и съща акустична мощност амплитудата нарастваобратно пропорционално на честотата.

Увеличаването на нелинейните изкривявания при увеличаване наамплитудата на колебание на мембраната се дължи главно на две причини:

-Нелинейността на окачването на трептящата система нависокоговорителя, което се изразява в това, че при големи амплитудисилата на противодействието на еластичните елементи-гънка и центриращашайба - се увеличава или което значи че гъвкавостта на окачванетопроявява зависимост от амплитудата, вследствие на което за едно и същонарастване на приложената сила, отместването на мембраната е много по-голямо при ниските амплитуди, отколкото при големите.

-Неравномерното разпределение на напрегнатостта на магнитнотополе извън работната въздушна междина, вследствие на което при големиамплитуди звуковата бобина попада в поле с по-малка напрегнатост.Очевидно това довежда до зависимост на коефициента на електромеханичнавръзка Bl (В е напрегнатостта на магнитната индукция, а l е дължинатана проводника, обхванат от магнитните силови линии) от амплитудата и оттам и получената електродинамична сила F=Bli (i е силата на тока,

протичащ през проводника на звуковата бобина) зависи от тазиамплитуда.

В определени граници увеличаването на изкривяванията приповишаване на излъчваната акустична мощност може да бъде намалено чрезизползуването на високоговорители с по-голяма площ на мембраната. Товае така, защото КПД на високоговорителя е право пропорционално наквадрата на площта на мембраната, което води до съответното намаляванена амплитудата на колебание на мембраната за една и съща излъчванаакустична мощност. За съжаление, по-голямата площ на мембранатаувеличава и обема, еквивалентен на гъвкавостта на мембраната.Последният по дефиниция представлява затворения обем, който възбужданпрез площ, равна на площта на мембраната би имал същата гъвкавост,както окачването на високоговорителя. Това увеличаване на Vas води доувеличаване на необходимия обем и следователно до по-големи габарити наозвучителното тяло, необходими за постигане на същата долна граничначестота.

В последно време, благодарение на появилите се нови теоретичниразработки стана възможно конструирането на теснолентови суббасизлъчватели, които възпроизвеждат ниските честоти с много по-малкиизкривявания поради на по-малкия ход на мембраната. Това се получаваблагодарение на използуването на един или няколко Хелмхолцовирезонатора, поставени пред и зад мембраната на високоговорителя, коетодава усилване на звука Q-пъти за честотата на настройка на тезирезонатори (Q e качественият фактор на резонатора). Някои от тезисистеми притежават естествено ограничаване за по-високи честоти. Товаестествено ограничаване позволява използуването на електрическиразделителни филтри с по-малка стръмност, а те въвеждат по-малки фазовиизкривявания. От друга страна, акустичният филтър намалява

изкривяванията на системата, защотообикновеният електрически филтър непропуска изкривяванията на усилвателя, ноне може да повлияе на изкривяванията,породени след него т.е. тези нависокоговорителя, докато акустичниятфилтър, обхващайки и акустичната част,премахва и евентуални изкривявания,породени от високоговорителя.

Работата на повечето такива системи

впкпс

пипсн

2

P2

V1 V

P1

Фиг.10.7

зависи изключително от параметрите на

исокоговорителя и кутията. Чувствителността към вариациите наараметрите се увеличава в зависимост от разряда на цялата система,ато за системите от по-висок ред леки отклонения в стойностите на тезиараметри могат да предизвикат големи промени в работата на цялатаистема.

Нека разгледамеобобщения чертежна такъвизлъчвател, даденна фиг.10.7.Всички други

разновидностимогат да бъдат

озахе

Rms Ca1

Ca2

RI1

RI2

Rl1

Rl2

Zap1

Zap2

Eg

Re

Le

Cms Mms

Фиг.10.8

лучени от тази конфигурация. Трябва да отбележим, че акустичнитеходи могат да бъдат както тръби (така са показани на чертежа), така исивни мембрани, без това да се отрази на изводите. Еквивалентнатаема на този излъчвател е показана на фиг.10.8. Тази схема е смесена-вя има електрическа част, механична част и акустична част, както и два

трансформатора, извършващи съответните преходи - от токове и напреженияв механични скорости и сили и от там- в акустични скорости и звуковоналягане.

Тъй като ние се интересуваме от акустичните резултати, щепревърнем всички елементи в акустични аналози. Получената схема епоказана на фиг.10.9, като акустичната част от предната схема не търпипромени и е означена с обобщен акустичен импеданс Za, който ще бъде

дефиниран при различнитеслучаи на настоящоторазглеждане, като винаги щепренебрегваме неговитесъставки, дължащи се наутечка (неуплътняване) наобемите, както и загубите оттриене вътре в тях, при коетоще приемаме, че RL1=RL2=∞ и

схс рагезв

поусв

екне

отдв(зсаелелпо(гок

Mas Ras

Za

Pg

R0 Cas

Фиг.10.9

RI1=RI2=0. Освен това, при тази

ема е пренебрегната индуктивността на звуковата бобина, тъй като тя емного малка стойност и практически не оказва влияние при

зглежданите ниски честоти. При горното преобразуване захранващиянератор на напрежение е преобразуван в еквивалентен генератор науково налягане със стойност:

( ) 0Eg

gg SRR

BlEp

+= (10.25)

Съответно електрическото активно съпротивление, образувано отследователно свързаните изходно съпротивление на захранващияилвател и активното съпротивление на звуковата бобина е преобразуваноакустично активно съпротивление:

( ) 20Eg

22

0 SRRlBR

+= (10.26)

Тук S0 е площта на мембраната на високоговорителяRg е изходното съпротивление на усилвателя,RE е постояннотоковото съпротивление на звуковата бобина.

Системите могат да бъдат класифицирани в зависимост от реда навивалентния лентов филтър и по това дали са симетрични илисиметрични.

Системи от четвърти редСистемата от че-твърти ред

се получава от обобщената кутия,когато се затвори плътно заднияакустичен изход. Екви-валентнатасхема, която отговаря на тозислучай е показана на фиг.10.10.Прави впечатление, че тази схема

геамеесъа

Mas

Ca2 Ma2

Pg

R0 Ras Cas

Фиг.10.10

е идентична на схемата,оваряща на обикновено озвучително тяло с басрефлекс. Разликата междуте схеми е в това, че сега не се сумират предното и задно излъчванедно просто няма, защото задния акустичен изход е затворен), а оставао предното. За по-голяма общност на разглеждането не обозначавамементите на задния обем отделно на схемата, а ги включваме вментите на високоговорителя, като влиянието им върху параметрите наледния се изразява в намаляване на гъвкавостта на окачването мувкавостта на затворения обем е последователно свързана с тази начването на високоговорителя). Това от своя страна довежда до промяна

на резонансната честота и качественият фактор. Промяната нарезонансната честота е :

VVV as

0/0

+ω=ω (10.27)

Тук 0ω′ e кръговата резонансна честота на високоговорителя,монтиран върху заден обем V,

0ω e кръговата резонансна честота на високоговорителя,монтиран на безкраен екран.

Vas е обемът, еквивалентен на гъвкавостта на окачването нависокоговорителя.

Промяната на качествения фактор се изразява в промяна намеханичния такъв, като електрическия не се променя. Новият механиченкачествен фактор е:

VVV

QQ asM

/M

+= (10.28)

Тогава новият тотален качествен фактор се определя по формулата:

E/M

E/M/

t QQQQQ+

= (10.29)

Функцията, описваща честотната характеристика на звуковотоналягане е:

1EsDsCsBskAsP

234

2

s ++++= (10.30)

Тук s=jω е комплексната честота, а коефициентите в уравнениетоса:

2AAS2s22A2A

22ASAS

2s

t

s2s

2s2

22

t

s2

222

2sgas

MCT;MCT;MCT;r2cjk

QTE;TTTD;

QTTC;TTB;PCA

===πρ

=

=++====(10.31)

Pg и Qt бяха дефинирани по-горе.Напомняме, че:

( )( ) 2

DgE

2

00ASATATAS

St

DE

gg SRR

BlR;RRR;RC

TQ;SRBlE

P+

=+===

За да се изпълни условието за максимално плоска характеристикаприравняваме на нула всички коефициенти в знаменателя с изключение натози пред най-високата степен на честотата и като решим полученатасистема уравнения получаваме:

TS=T2 ;Qt=0,38 ;MA2=1,414MAS (10.32)При максимално гладките характеристики за кутиите от този тип се

получава максимално усилване при минимална широчина на пропусканаталента. При промяна на качествения фактор произведението усилване-широчина на лентата остава постоянно. Особеното е, че при увеличаванена качествения фактор на високоговорителя се намалява усилването, прикоето се разширява честотната лента на пропускане, а също така сеувеличава и неравномерността в тази лента, като при увеличаване на Qt до1,25 неравномерността в лентата на пропускане достига 3 dB.Увеличаването на качествения фактор при необходимост може да стане най-лесно чрез увеличаване на Rg. Подобно разширяване на честотната лентапри намаляване на чувствителността се получава и при увеличаване намасата на въздуха в тръбата на акустичния вход при запазване навремеконстантата на предния обем (за целта този обем трябва да сенамалява при увеличаване на масата на въздуха в тръбата).

Интересно е, че в тръбата се получава резонанс, (подобен на тозив тръбите на орган) на честота, по-висока от лентата на пропускане,което повдига нивото на излъчвания на тази честота звук, като понякоганеговото ниво е само със 7 dB по-ниско от това в лентата на пропускане.Това явление може да се избегне при използуването на пасивна мембранавместо тръба, или чрез използуването на електрически филтър.

Демпфането на предния обем довежда до увеличаването нанеравномерността в лентата на пропускане без да даде някакви предимстваи затова трябва да се избягва.

Системи от пети ред. Такава система се получава, когатопоследователно на високоговорителясе включи електрически елементиндуктивност. След преобра-зуванетои в акустичен елемент, тя сепревръща в гъвкавост. Еквивалентнатасхема на такава система е показанана фиг.10.11, където гъвкавостта,еквивалентна на елемента

тввТес

с

с

еп

Mas

Ca2 Ma2

Pg

R0 Ras Cas

C0

Фиг.10.11

индуктивност е означена като с0.

Системата от пети ред се характеризира с наклон на срязване отрети ред за нискочестотния филтър (той оформя срязването от къмисоките честоти) и типичния за затворена кутия наклон от втори ред заисокочестотния филтър (оформящ срязването от към ниските честоти).ака получената честотна характеристика е несиметрична. За отбелязване, че срязването от трети ред се получава с помощта на електрическахема само от първи ред.

Функцията на честотната характеристика на системата е:

( ) 1FsEsDsCsBskAsP

2345

2

S +++++= (10.33)

Където:

M

S/0

E

S2S2

22

2S

M

S/

0

M

S2

2/2S2

/0

22

E

S22/

02

S

M

S/

02

222

2S

/0

22

2SgAS

QTT

QTF;TTT

QTTE

QTTTTTT

QTTTTD

QTTT

TTC;TTTB;PCA

++=+++=

++++=

+===

= (10.34)

Освен това:

( ) ASAS

SM

0AS

SE00

/02

E2D

0 RCTQ;

RCTQ;RCT;

BlLSC ==== (10.35)

Като решим системата от коефициенти за да получим характеристика,ъответстваща на Бътъруърт, получаваме:

Т0/=0,19TS ; Qt=0,55 ; T2=0,69TS ; MA2=0,52MAS (10.36)И тук при увеличаване на качественият фактор на високоговорителя

е забелязва намаляване на усилването и разширяване на лентата напропускане. За разлика отчетвърторедните системи отсъства“органният” резонанс на тръбата наакустичния изход. При намаляване напредния обем и едновременно запазванена стойността на Т2 (увеличава се Т2S)се забелязва увеличаване на широчината

Pg

R0 Ras Cas Mas

C0 M0 Ca2 Ma2

Фиг.10.12

на пропусканата честотна лента при

дновременно намаляване на чувствителността, като при намаляване наредния обем с 66% спрямо изчисления за Бътъруъртова характеристика

лентата се разширява до малко повече от две октави каточувствителността спада с близо 10 dB.

Системи от шести редИма два вида системи от шести ред-симетрична (наклон и на

нискочестотния и на високочестотния филтри е от трети ред) инесиметрична(четвърти ред наклон за високочестотния филтър и втори редза нискочестотния).

Симетричната система от шести ред се получава от системата отпети ред чрез добавяне на кондензатор последователно нависокоговорителя. Този кондензатор при преобразуването на схемата вакустичен аналог се превръща в маса, при това паралелно свързана наелементите на високоговорителя и гъвкавостта, съответстваща наиндуктивността от системата от пети ред. Така получената еквивалентнатасхема на симетрична систе-ма от шести ред е дадена на фиг.10.12.

Изразът за честотната характеристика е:

( )1GsFsEsDsCsBs

kAssP23456

3

++++++= (10.37)

Където:

M

S

0

0

M

00S2S2

2S0

20

22

2S

M

S2

2

0

02

2

M

S2

0

0

02S2

0

02

S

M

00S2

222

20

2S

22

2S2

22

20

2S0

20

2S

M

S2

22

0

0

02

22

S20

22

2S

g00AS

gEAS

QT

QTG;

QQTTTTTTTF

QTT

QTT

QTT

QTT

QTT

E

QQTTT

TTTTTTTTTTD

QTTT

QTTTC;TTTB;

PTQCPQC

A

+=+++++=

++++=

+++++=

+===

( 10.38)

Освен това:( )

0AS2S0

EE

002

D

E2

0002

0 LCT;RC

TQ;S

CBlL;LCT ==== (10.39)

Като решим уравненията съгласно условията за характеристика наБътъруърт, получаваме:

T0=T2=TS ; Q0=0,26 ; T2S=2,02TS ; T0S=0,6TS (10.40)Интересен факт е отсъствието на качественият фактор на

високоговорителя в горните условия. Неговото влияние се изразява само внарастването на ефективността при нарастване на този качествен фактор.

При сравнение на честотната характеристика на високоговорителя,закрепен върху акустичен екран ихарактеристиката наизлъчвателя,вижда се че на нивоминус 8 dB печалбата еприблизително една терца по-ниска долна гранична честота.

При тези системипроизведението L0C0, T02,настройката на предната кутия Т22

са равни на резонанса наизлъчвателя (TS2).

Качественият фактор наелектрическата схема Q0 оказвавлияние върху широчината напропусканата честотна лента и

Pg

R0 Ras Cas Mas

Ma1Ca1

Ca2 Ma2

Фиг.10.13

стръмността на склоновете на срязване, като при увеличаване на тозикачествен фактор се увеличават и двата параметъра. Оптимална стойностна Q0 е около 1.

Като се променя предния обем, при едновременно запазване навремеконстантата (увеличаване на МА2 и намаляване на СА2) се разширявачестотната лента, намалява се чувствителността и се увеличаванеравномерността, като при намаляване на обема с 50% спрямо определенияза Бътъруъртова характеристика се получава разширяване с около еднатерца при намаляване на чувствителността с 10 dB и увеличаване нанеравномерността с около 4 dB.

Обобщено, когато се увеличава QE на високоговорителя трябва да сеувеличават T2S2 и Q0 за да се компенсира.

Несиметричната система от шести ред се получава когато саотворени и двата акустични изхода-и предния, и задния. Тази система емного ефективна-осигурява с 6 dB повишаване на изходния сигнал присъщата или по-малка амплитуда на колебание на мембраната.

Заместващата схема е показана на фиг.10.13, а изразът зачестотната характеристика е:

( ) ( )1GsFsEsDsCsBs

kAsUUikssP23456

4

12 ++++++=−−= (10.41)

Където:

( )

t

S2S2

2S1

22

21

2S

t

S2

2

t

S2

121

2S

22

2S

2S2

21

22

2S1

22

21

t

S22

212

22

12

SgAS2

22

1

QTG;TTTTTF

QTT

QTT

E;TTTTTTTTTTD

QTTTC;TTTB;PCTTA

=++++=

+=++++=

==−=

(10.42)

Освен това:

1AAS2S11A1A

21 MCT;MCT == (10.43)

Тук също е възможно получаването на по-широка пропускана лента засметка на чувствителността, но настройката е сравнително по-сложна,защото се постига чрез изменение на настройката на предната и заднакутии без изменение на масата на акустичните изходи (т.е. Т1S2 и Т2S2 =const.) Задният обем е увеличен, докато предния е намален и такапроизведението Т1.Т2=const.Тази процедура не може да бъде повтаряна добезкрайност и широчината на пропусканата лента в този вид системи можеда бъде увеличавана само до определена стойност.

Системи от седми ред.При двойно отворената система(несиметрична система отшести ред) ежелателно да имаме стръмност оттрети ред за склона нанискочестотния филтър по същитепричини, както и при системата отчетвърти ред - “органните” резонансина акустичните изходи. Тук тозипроблем дори е по-сериозен порадиналичието на две тръби. изискванотозатихване отново се осигурява спомощта на серийно свързана бобина.

ф

Mas

Ca1 Ma1

Ca2 Ma2

Pg

R0

C0

Ras Cas

Фиг.10.14

Заместващата схема е показана на

иг.10.14, а изразът на честотната характеристика е:

( )1HsGsFsEsDsCsBs

kAssP234567

4

+++++++= (10.44)

Където:

( )

/0

E

S

M

S

M

S/

02S2

2S1

22

21

2S

/0

2S2

/0

22

M

S22

M

S2

1

E

S2

2/0

2S1

/0

21

22

2S

E

S2

1

M

0S2

2

M

/0S

212

12S2

22

2S1

22

21

22

2S

21

2S

/0

2S2

21

/0

22

2S1

M

S2

22

1/0

22

21

E

S2

22

1/0

22

2S

/0

21

2S

M

/0S

22

212

22

12

S/

02

22

12

SgAS22

21

TQT

QTH;

QTTTTTTTG

;TTTTQ

TTQ

TTQ

TTTTTTTTQ

TTF

;Q

TTTQ

TTTTTTTTTTTTTE

TTTTTTQ

TTTTTTQ

TTTTTTTTTD

;Q

TTTTTTTC;TTTTB;PCTTA

++=+++++=

++++++++=

++++++=

++++++=

+==+=

Честотната характеристика на тези системи е най-широка и обхващаповече от две октави, като неравномерността в лентата на пропускане емного малка. Чувствителността е с два до 3 dB по.висока от тази наединично отворените системи при същата или по-малка амплитуда наотклонение на мембраната. За съжаление не може да бъде намерена простапроцедура за преобразуване на система от шести ред в такава от седми,както това беше при преминаването на система от система от четвърти редкъм такава от пети ред. Конструирането на такива системи се извършва спомощта на компютър по метода на последователните приближения.

Системи от осми ред.Аналогично на получаването на симетричната система от шести ред,

при добавянето на един последователен кондензатор към системата отседми ред получаваме система от осми ред. При това наклона на срязванеполучава стръмност 24 dB/Oct.

Ефективността на тази система е по-висока от тази на системите отпо-нисък ред, но основен неин недостатък е силното спадане наелектрическия импеданс в близост с горната гранична честота - до двапъти по-нисък от постояннотоковото съпротивление на звуковата бобина.По-високата ефективност позволява до известна степен да се избегне тозинедостатък чрез свързване на едно последователно активно съпротивление.

По-нататъшно развитие на тези системи представляват системите стри камери, но тяхното оразмеряване е възможно само с помощта накомпютър, поради факта, че не съществува еднозначно решение нафункцията, описваща честотната характеристика и връзката междупараметрите се описва с помощта на неравенства.

10.5.ФИЛТРИ ЗА ОЗВУЧИТЕЛНИ ТЕЛА

Предназначението на електрическите разделителни филтри возвучителните тела е да разпределятвходният електрически сигнал по честотаи да го подадат на отделнитевисокоговорители така, чевисокоговорителите да работят само всвоя ефективен честотен обхват, къдетопараметрите им са гарантирани.Спадането на нивото на електрическиясигнал в разделителните честоти, където

в

f

L

fср.

Фиг.10.15

работят едновременно дваисокоговорителя, трябва да бъде около 3 dB, за да може след

сумирането на акустичния сигнал от двата високоговорителя да сегарантира равномерна честотнахарактеристика на озвучителното тяло в тазичестотна област. От теорията на акустичнитеантени е известно, че при сумирането назвуковото налягане, създавано от повече отедин източника, работещи синфазно,резултантното звуково налягане е :

npp .отдобщо = (10.45)

където n е броя на едновременно работещите

ZT

L

Фиг.10.16

източници.

Когато n=2, по формулата се получава повишаване на резултантното

ниво с 2 пъти или 3 dB.В озвучителните тела обикновено се

използуват пасивни L-C разделителнифилтри от първи, втори или трети ред,

като изключение правят озвучителните телас вградени усилватели за отделните

високоговорители 256 (звукови монитори).

В зависимост от пропусканатачестотна област, филтрите, използувани в

он

пнс

L

C ZT

Фиг.10.17

звучителните тела биватискочестотни, високочестотни и лентови. Нискочестотните филтри

пропускат сигналите с честота от нуладо някаква честота, наречена честотана срязване и не пропускат сигналитес по-висока от тази честота. Това,разбира се, важи само за идеалнитефилтри, а при реалните сигналите счестота от областта на непропусканенамаляват плавно своето ниво с

окисто

L2

ZT

L1

C

Фиг.10.18

увеличаване на честотата и това нивостава нула при честота равна набезкрайност. Стръмността на спаданена това ниво се нарича стръмност насрязване на филтъра и зависи отнеговия ред, като колкото по-висок ереда на филтъра, толкова по-стръмно есрязването. Честотната характеристикана един нискочестотен филтър епоказана на фиг.10.15, схемата натакъв филтър от първи ред е показанана фиг.10.16, схемата на

f

L

fo

Фиг.10.19

нискочестотен филтър от втори ред е

азана на фиг.10.17, а на фиг. 10.18 е показана схемата накочестотен филтър от трети ред. Формулите, по които се определятйностите на елементите са следните:

За филтър от първи ред:

Hf2

ZL0π

= (10.46)

За филтър от втори ред:

Hf2Z2L0π

= (10.47)

FZf42C

0π= (10.48)

И за филтри от трети ред:

FZf32C

0π= (10.49)

Hf4

ZL

Hf4Z3L

02

01

π=

π=

(10.50)

Стръмността на спадане на честотнатахарактеристика след честотата на срязване f0 при

филтрите от първи ред е 6 dB/oct, при филтрите от втори ред тя е12dB/oct и при филтрите от трети ред тазистръмност е 18 dB/oct. Високочестотните филтри пропускатсигналите с честота по-висока от честотата насрязване и не пропускат сигналите с честотапо-ниска от нея. Примерната честотнахарактеристика на един високочестотен филтъре показана на фиг.10.19. Стръмността насрязване в зависимост от реда на филтъра екакто при нискочестотните филтри. Схемите нависокочестотни филтри от първи, втори и третиред са показани съответно на фиг.10.20,фиг.10.21 и фиг.10.22, а формулите за

оразмеряване на елементите на филтъра са:За филтър от първи ред:

FZf21C

0π= (10.51)

За филтър от втори ред:

FZf4

2C0π

= (10.52)

Hf2Z2L0π

= (10.53)

И за филтър от трети ред:

сснс

C

ZT

Фиг.10.20

C

L ZT

Фиг.10.21

C2

ZT

C1

L

Фиг.10.22

Hf8Z3L

0π= (10.54)

F

Zf1C

FZf3

1C

02

01

π=

π=

(10.55)

Лентовите филтри (филтрите на средночестотния високоговорител) сеъстоят от едно нискочестотно и едно високочестотно филтрови звена,вързани последователно, като при това високочестотното звено еастроено за долната срязваща честота на лентата, подавана наредночестотния високоговорител, а нискочестотното звено е настроено на

горната срязваща честота на тази лента. Формулите за оразмеряване натези звена са както дадените по-горе.

При свързването на високоговорителите към филтъра, подаваното натях напрежение е дефазирано спрямо входното, като при нискочестотнитефилтри изходното напрежение закъснява спрямо входното, а привисокочестотните то избързва спрямо него. При това ъгълът на дефазиранезависи от редът на филтъра- при филтрите от първи ред този ъгъл засрязващата честота е450, при филтрите от втори ред е900, а при филтритеот трети ред е1350. За това при филтрите от втори ред се налагависокоговорителите имащи една и съща разделителна честота да бъдатвключени противоположно един на друг- при двулентовите озвучителни теланискочестотния и високочестотен високоговорители са включени с взаимнообратен поляритет, а при трилентовите-нискочестотния и високочестотенвисокоговорители са включени с еднакъв поляритет, а средночестотния-собратен. Поляритета на високоговорителите е означен на изводните пера сточка до едното перо или знак +. Ако такова означение липсва или еизтрито, то поляритета лесно може да бъде определен с помощта наизточник на постоянно напрежение 1,5V, който се свързва за кратко времекъм изводните клеми на високоговорителя и се следи в каква посока ще сепридвижи мембраната. Ако тя се придвижи напред, там където е билсвързан положителния полюс на токоизточника се означава поляритет + нависокоговорителя (или точката при другото означение).

След оразмеряването на елементите на филтъра се подбират най-близките стандартни стойности на кондензаторите и се уточняватнеобходимите стойности на индуктивността на бобините. При филтрите заозвучителни тела се използуват главно бобини без феромагнитнасърцевина, понеже последната при големи токове се насища и довежда доповишени изкривявания. Оразмеряването на такива бобини може да стане спомощта на формулата:

H,10.c10b9a6

na320L 822

−

++= (10.56)

където а е средния радиус на намотката, b е височината на тялото, върху

което е навита бобината, с е височината на намотката

(разликата между външния диаметър набобината и диаметъра на тялото, върхукоето е навита тя).

Най-голяма индуктивност приминимални размери се получава при

квадратна форма на намотката. Оразмеряването на такива бобини може дастане с помощта на формулата:

5

74.из

5,2510Ld

a = (10.57)

където dиз. е диаметърът на проводника с изолацията.Диаметърът на проводника се подбира с оглед плътността на тока да

не надвишава 2mm/A5,3 .Броят навивки е:

2.из

2

dan = (10.58)

Фиг.10.23