Громкоговорители и телефоны

Определение, классификация, параметры. Громкоговоритель (теле фон) - прибор для преобразования электрических колебаний в акустические колебания воздушной среды - является последним и од ним из наиболее важных звеньев любого акустического тракта, так как его свойства оказывают чрезвычайно большое влияние на качество работы этого тракта в целом.

По способу преобразования колебаний громкоговорители и телефоны разделяются на электродинамические катушечные (подавляющее число типов громкоговорителей), электромагнитные (основное число телефонов), электростатические, пьезоэлектрические и некоторые другие; по виду излучения - на громкоговорители непосредственного излучения, диффузорные и рупорные; по воспроизводимому диапазону - на широкополосные, низко -, средне - и высокочастотные; по потребляемой электрической мощности на мощные и маломощные.

Стандартом ГОСТ 16122 - 78 установлены определения параметров громкоговорителей и относящихся к ним терминов. Приведем основные из них.

Номинальная мощность - максимальная подводимая электрическая мощность, ограниченная тепловой и механической прочностью громкоговорителя и нелинейными искажениями, превышающими заданное значение. Обычно оно меньше паспортного. Громкоговоритель не должен выходить из строя при длительном ее воздействии.

Частотная характеристика громкоговорителя по звуковому давлению - зависимость звукового давления, развиваемого громкоговорителем, в точке свободного поля (находящейся на определенном расстоянии от рабочего центра) от частоты при постоянном напряжении на зажимах громкоговорителя.

Рабочий центр - обычно геометрический центр симметрии выходного отверстия излучателя Для сложных излучателей рабочий центр указывается в описании громкоговорителей.

Неравномерность частотной характеристики и эффективно воспроизводимый диапазон частот определяются по частотной характеристике, снятой на рабочей оси, которая обычно совпадает с геометрической осью излучателя, а для сложных излучателей указывается в описании.

Среднее стандартное звуковое давление (отдача) - среднее звуковое давление, развиваемое в диапазоне рабочих частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от громкоговорителя и 1 см от телефона при подведении к громкоговорителю электрической мощности 0,1 Вт, а к телефону - 1 мВт.

Входное сопротивление громкоговорителя зависит от частоты, поэтому в справочниках приводится номинальное электрическое сопротивление - минимальный модуль полного электрического сопротивления громкоговорителя в диапазоне частот выше частоты основного резонанса его механической колебательной системы, при которой полное сопротивление достигает максимального значения.

Характеристика направленности - зависимость звукового давления, развиваемого громкоговорителем, в точках свободного поля, находящихся на одинаковом расстоянии от рабочего центра, от угла между рабочей осью громкоговорителя и направлением на выбранную точку. Обычно эту характеристику нормируют к осевому звуковому давлению. Характеристика направленности изменяется в зависимости от частоты, поэтому ее измеряют на ряде частот или в заданной полосе частот. Характеристику направленности, снятую в плоскости, называют диаграммой направленности.

Коэффициент осевой концентрации - отношение акустических мощностей ненаправленного и направленного излучателей при равенстве их осевых звуковых давлений.

Коэффициент гармоник - отношение среднеквадратичного звукового давления гармоник к среднему звуковому давлению измеряют для ряда заданных частот при подведении к громкоговорителю синусоидального напряжения, соответствующего номинальной мощности.

Коэффициент полезного действия громкоговорителя в паспортных данных обычно не приводится. Вместо него указывают стандартное звуковое давление или характеристическую чувствительность, однозначно связанные между собой и с акустической мощностью. Если подвести к громкоговорителю электрическую мощность 0,1 Вт, то (согласно определению стандартного звукового давления) осевое звуковое давление равно стандартному,

Характеристическая чувствительность - отношение среднего звукового давления, развиваемого громкоговорителем в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра, к корню квадратному из подводимой электрической мощности.

Дребезжание - спектральные компоненты излучаемого громкоговорителем сигнала, вызываемые механическими дефектами его конструкции и слышимые при его работе в номинальном и эффективно воспроизводимом диапазонах частот.

Установлены две категории телефонов: Н (нормальные) - для работы при температурах от - 10 до +45'С и влажности до 90+ 3%; У (устойчивые) - при температурах от -50 до + 50' С и влажности до 95+3% . Полное электрическое сопротивление на частоте 1000 Гц должно быть 260±52Ом, хотя допускаются и другие его значения. Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц не должен превышать 5% при мощности 1 мВ А.

Габаритные размеры телефона не должны превышать размеров кругового цилиндра с диаметром основания 48мм и высотой 24,5 мм; диаметр слухового, отверстия - 13 мм.

Нормы на параметры громкоговорителей изложены в ГОСТ 90!0 -
78. Громкоговорители (головки) должны выдерживать испытания на теплоустойчивость до 60'С, на влагоустойчивость - до 93+-2% при 30'С, на холодостойкость - от - 20 до - 40'С, а так же на ударную устойчивость ударную прочность и виброустойчивость. Стандартное звуковое давление на расстоянии 1 м при мощности 0,1 Вт должно быть не менее О,2 Па, за исключением громкоговорителей, используемых в закрытых акустических системах (см. ниже). Частотная характеристика должна соответствовать типовой с допустимым отклонением +- 6 дБ. Если же типовая частотная характеристика не приводится, то допустимая неравномерность в номинальном диапазоне рабочих частот не должна превышать 14 дБ.

Предусмотрены следующие номинальные мощности: 0,1, 0,25; 0,5;
1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0; 8,0; 1О,О; 15,0; 2О,О; 25,0; 30,О;50,0 Вт и независимо от этого ряда мощностей ряд номинальных сопротивлений:
2,4,8,15, 25, 5О,100,400,800 Ом. Допустимые отклонения от приведенных сопротивлений не превышают + 15; - 20%

Громкоговорители не должны дребезжать при подведении к ним синусоидального сигнала номинальной мощности в диапазоне от минимальной частоты основного резонанса до наивысшей частоты номинального диапазона рабочих частот.

У одного из выводов громкоговорителя иногда- наносятся знак полярности в виде точки, пукли или знака "+", который помогает правильно осуществить параллельное соединение громкоговорителей.
Обозначение громкоговорителя, например 1 ГД-3-100, расшифровывается так: первая, цифра (1) - мощность, Вт; буквы "ГД" - громкоговоритель динамический; вторая цифра (3) - порядковый номер разработки; последние цифры (100) - значение резонансной частоты, Гц. При маркировке нестандартных громкоговорителей добавляются буквы, указывающие завод изготовитель (например : 3ГД-6 ВЭФ, 5ГД-3 РРЗ.
Электростатические громкоговорители маркируются тремя буквами: ГСВ
(громкоговоритель статический высокочастотный) или ГСШ
(громкоговоритель статический широкополосный), характеризующими тип, и цифрами, обозначающими номер разработки (например, ГСВ-1, ГСЩ-1).

Международные нормы на высококачественные громкоговорители системы высокой верности (НiFi) коротко формулируются так. Номинальный диапазон рабочих частот - 50 Гц...12 кГц. Частотная характеристика, снятая треть октавными полосами розового шума, должна укладываться в допустимую область с неравномерностью не более 8 дБ в диапазоне частот 100 Гц...4 кГц и не более 12 дБ на частотах ниже 100 Гц и выше 4 кГц (розовый шум - шумовой сигнал, уровень спектральной плотности энергии которого при повышении частоты снижается с постоянной крутизной 3 дБ/окт, в диапазоне частот измерений; октава (окт) - диапазон частот, ограниченный значениями
Fmin и Fmax для которого Fmax /Fmin = 2).Звуковое давление, приведенное к расстоянию 1 м, при рабочей мощности должно быть не менее 1,2 Па
(96 дБ). Коэффициент гармоник не должен превышать 3% в диапазоне частот
250 Гц...1 кГц при подводимом синусоидальном сигнале рабочей мощности, 2% в диапазоне частот 1...2 кГц при подведении 1/2 мощности и1% в диапазоне частот 2...4 кГц при подведении 1/4 мощности. Частотные характеристики, снятые пол углом 15° и оси вверх, вниз, вправо, влево, не должны отличаться от осевой характеристики при их совмещении больше чем на 4 дБ.
Частотные характеристики громкоговорителей для двух каналов стереофонической установки не должны различаться более чем на 2 дБ.
Рекомендуемые значения сопротивлений - 4 и 8 Ом.

Телефоны применяются в бытовой аппаратуре и связи. Стереофонические телефоны дают возможность полного разделении правого в левого каналов микрофон - усилитель - телефон - ухо.

Электромагнитные телефоны (например, типа ТК-47) применяются в телефонных аппаратах и переговорных устройствах. Принцип действия: на постоянный магнитный поток системы, состоящей из постоянного магнита и магнитопровода (полюсных наконечников), накладывается переменный поток звуковой частоты, создаваемый надетыми на магнитопровод катушками, к которым подводится напряжение звуковой частоты. Перед полюсными наконечниками находится ферромагнитная диафрагма (мембрана). Под воздействием постоянного и переменного магнитных потоков, пронизывающих диафрагму, мембрана колеблется в такт с переменным магнитным потоком и излучает акустическую волну, поступающую в ухо. В результате возникает ощущение звука.