Громкоговорители динамики, рупоры и телефоны (стр. 2 из 3)

Для прослушивания радиопередач, звукового сопровождения телепередач и звукозаписи применяются стереофонические телефоны в основном элек-

Рис. 1. Устройство телефона:

а - тип ТДС-1 (1 - малый электродинамический громкоговоритель; 2 - корпус; 3 - решетка; 4 - мягкий амбушюр; 5 - контакт; 6 - звукопоглощающий материал); б - квадрофонический ( 1,2 - громкоговорители соответственно переднего и заднего каналов; 3 - амбушюр; 4 - корпус); в,г - изодинамический.

тродинамического типа. Описание принципа действия этого типа телефонов приводится ниже; в качестве примера приведем конструкцию телефона ТДС-1 (рис. 1, а). В корпусе находится малый электродинамический громкоговоритель с диффузором или полусферической диафрагмой. Пространство между ним и корпусом заполнено звукопоглощающим материалом (поролон). Перед громкоговорителем находится перферированная решетка.

К краю корпуса примыкает мягкий амбушюр, прилегающий к ушной раковине. Пара таких телефонов позволяет получить высококачественное воспроизведение особенно низших частот при малой мощности, обеспечивая хороший стереофонический эффект н довольно надежно изолируя слушателя от внешних шумов, а окружающих от звуков воспроизведения. Устройства квадрафонического телефона схематически показано на рис. 1 б. Его основным отличием является то, что на каждое ухо действуют два громкоговорителя. На рисунке приведены громкоговорители переднего и заднего каналов, например правых каналов. Так же устроен телефон перед него и заднего левых каналов. Преобразователи передних каналов располагаются при надевании наушников прямо против входа в слуховые каналы, а задние смещены за ушную раковину, что не сколько ослабляет высокие частоты. Иногда оба громкоговорителя включаются через специальный электрический контур, позволяющий подчеркнуть низкие частоты для одного преобразователя и высокие для другого.

Электродинамические головные телефоны построены на электродинамическом принципе, но без применения громкоговорителей. Наиболее- известный из них - изодинамический. Он состоит из магнитной системы и диафрагмы. Оригинальная магнитная система, в свою очередь, состоит из двух дискообразных магнитов, например, из феррита бария, намагниченных так, что каждый из них имеет три пары полюсов. Например, центральная часть, ограниченная окружностью, имеет полярность N , следующая кольцевая - S, а наружная кольцевая - N. Таким образом, по поверхности магнита проходят два радиальных магнитных потока. Так же намагничен и второй магнит, Магниты по всей плоскости перфорированы для того, чтобы обеспечить проход звука через отверстия при колебаниях диафрагмы из синтетической пленки, натянутой между магнитами на равных расстояниях от поверхности каждого из них. На пленку нанесен проводник в виде спирали. В том месте, где встречаются противоположно направленные потоки (окружность, проходящая через точку А), витки спирали начинают идти в обратном направлении. Следовательно, сохраняется взаиморасположение магнитного поля и электрического тока. Диафрагма изодинамического телефона возбуждается по всей поверхности, поэтому он очень эффективен, имеет весьма равномерную частотную характеристику и ничтожные линейные искажения.

В пьезоэлектрических телефонах используются пьезоэлектрические синтетические пленки. Фирма "Пайонир" применяет пленку поливинилиденфлуорид. Она имеет разную толщину (от 8 до 30 мкм), малую жесткость и удовлетворительные пьезоэлектрические параметры. Качество такого телефона достаточно высокое. При этом он не требует напряжения поляризации (см. ниже описание электростатических громкоговорителей).

Рис. 2. Устройство диффузионного электродинамического громкоговорителя:

1 - звуковая катушка; 2 - диффузор; 3 - подвес диффузора; 4 - корпус; 5 - шайба; 6, 8 - фланцы; 7 - магнит; 9 - керн; 10 - кольцевой зазор; 11 - отверстия для выхода тыльного излучения.

Диффузорные электродинамические громкоговорители. В диффузорном громкоговорителе диффузор (рассеиватель),входящий в его механическую подвижную систему, выполняет функции преобразования механических колебаний в акустические и излучения звука.

Процесс излучения звуковых волн довольно прост: при своих колебаниях диафрагма приводит в движение частицы прилегающего к ней воздуха, создавая попеременно его сжатие и разрежение. Колебания этих частиц передаются соседним слоям воздуха и т. д., создаются волны сжатия и разрежения, которые движутся со скоростью звука вдаль. На рис. 2 приведен схематический чертеж электродинамического громкоговорителя. Принцип его действия заключается в том, что катушка с накатанным на нее проводом; находящаяся в радиальном магнитном поле, при пропускании через нее переменного тока i испытывает действие силы F = Bli где В - индукция в зазоре; l - длина провода.

Эта сила приводит в движение диффузор, жестко скрепленный с катушкой (называемой звуковой) и подвешенный к корпусу по внешнему краю, а также центрируемый шайбой. В результате диффузор является поршневым излучателем и имеет одну степень свободы колебаний (только по осевому направлению). Магнитное поле создается кольцевым постоянным магнитом (в ряде громкоговорителей магнитом служит керн) и магнитной цепью из двух фланцев и керна. Между керном и верхним фланцем есть кольцевой зазор, в котором размещена звуковая катушка, свободно колеблющаяся в нем. Чтобы диффузор не изгибался как мембрана и для создания необходимой жесткости, ему обычно придают Форму усеченного конуса с круговым или эллиптическим основанием. Тем не менее на высших частотах диффузор, изгибаясь, колеблется как мембрана: волны изгиба двигаются от центра к периферии и обратно, создавая стоячие волны по радиусам диффузора. Для больших диаметров диффузора (около 25 см) эти колебания начинают появляться на частотах выше 1500 Гц, для меньших - на более высоких частотах и воспринимаются слушателем как искажения звука.

Механическая колебательная система имеет резонансную частоту

Wм = 1/sqr(mc_m), которую называют частотой механического резонанса (m - масса подвижной системы; С_m- ее гибкость. Ниже частоты механического резонанса среднее звуковое давление громкоговорителя резко падает. Практически для широкополосных громкоговорителей не удается уменьшить частоту механического резонанса до 60...70 Гц. Следовательно, нижняя граница передаваемого диапазона частот не менее 50...60 Гц, а в большинстве случаев не менее 70...80 Гц. Частоту, выше которой диффузор колеблется как мембрана, можно повысить (при сохранении его массы и размеров), придав диффузору большую жесткость. Эта достигается утолщением стенок диффузора с уменьшением

Рис. 3. Частотная характеристика давления диффузорного громкоговорителя тина 4ГД-8Е в экране.

их толщины к периферии.

Одновременно с этим уменьшают плотность материала, например делают его пористым (без сквозных пор). Применяется различная пропитка материала диффузора, поэтому в диапазоне частот, в котором диффузор колеблется как мембрана, частотная характеристика получается очень изрезанной (рис. 3). Но так как слух человека из-за достаточно широких критических полосок слуха сглаживает частотную характеристику, то не все пики и провалы заметны на слух. Частотная зависимость осевой чувствительности громкоговорителя (отношение звукового давления на оси к подводимому напряжению) без учета резких пиков и провалов близка и равномерной до частот примерно 6...7 кГц (см. рис. 3). Это объясняется тем, что с увеличением частоты перестает колебаться внешняя, часть диффузора. Выше 7...8 кГц частотная характеристика круто падает. Все это относится к несоставным громкоговорителям, рассчитанным для работы в широком диапазоне частот.

Рис. 4. Громкоговоритель с дополнительным корпусом.

Верхнюю границу диапазона частот повышают до 10...12 кГц, например, кольцевой гофрировкой диффузора. При этом с увеличением частоты перестают колебаться один за другим внешние участки диффузора, одновременно уменьшается возможность колебания его как мембраны. Другой способ - применение дополнительного конуса, который вставляется внутрь диффузора (рис. 4).