Принцип работы акустической системы. | Нева контроль

Акустическая система – устройство по преобразование электрических сигналов в акустические для воспринимая их человеком. Основным устройством является акустическая колонка, акустическая система может содержать от 2 и более акустических колонок.

Громкоговоритель — устройство для преобразования электрических сигналов в акустические и излучения их в окружающее пространство (обычно — воздушную среду). В музыкальных колонках используются, чаще всего, громкоговорители электродинамического типа (динамики), встречаются пьезоэлектрические, конденсаторные, электромагнитные громкоговорители.

Диффузор – деталь громкоговорителя отвечающая за преобразование механических колебаний в колебания окружающего воздуха. Представляет собой отлитую из бумаги или более современных материалов форму в виде конуса с круглым или эллиптическим основанием.

Основание диффузора крепится к корпусу динамика с помощью гофрированного подвеса, который для низкочастотных динамиков делается резиновым. Со стороны вершины конус диффузора крепится к центрирующей шайбе из гофрированной бумаги или другого мягкого и прочного материала.

Динамики — В зависимости от назначения, динамики различаются размерами и формой, используемыми материалами, конструктивным исполнением катушек, диффузоров и магнитных систем. Динамики делятся на типы по воспроизводимому ими частотному диапазону. Сверхнизкочастотные (англ. subwoofer) – позволяют нам слушать с частотами в 20 – 120 Гц. 

Низкочастотные (англ. woofer) – предназначены для воспроизведения частот от 40 до 1 кГц и немного выше.

Среднечастотные (англ. mid-range) динамики наиболее уверенно воспроизводят диапазон в 300 – 5000 Гц. Можно сказать, среднечастотный громкоговоритель выполняет наиболее ответственную часть работы по озвучиванию. Именно в этом диапазоне сосредоточена основная часть звуков музыкальных инструментов и человеческого голоса. На рисунках представлен громкоговоритель с купольной мембраной и электростатический громкоговоритель.

Высокочастотные (англ. tweeter) излучатели разрабатывают для передачи самых высоких частот, но они могут эффективно работать в диапазоне от 2 кГц до 20 кГц. Классический 

твитер представляет собой небольших размеров динамик. Но уже довольно часто в колонки ставят мембранные и купольные ВЧ громкоговорители, а также на основе пьезоэлектрического и электростатического эффектов. Использование вместо диффузора плоской мембраны позволяет получить миниатюрные размеры (особенно в глубину) при высоких параметрах звучания на средних и высоких частотах.

Преобразование электрических сигналов происходит в динамиках, принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с проводом звуковой катушки. При протекании тока звуковой частоты по проводу под влиянием электродинамической силы катушка громкоговорителя попеременно вытягивается и выталкивается из кольцевого зазора магнита в зависимости от направления тока.  Звуковая катушка механически соединена с излучателем (диффузором), который создает в пространстве сгущение и разряжение воздуха(акустические волны).

Конструкция корпуса акустической колонки в которую помещаются головки играет важную роль. Корпус предотвращает столкновение передней и задней волн излучаемых диффузором при работе динамической головки в открытом пространстве.

Качество звука зависит от размеров динамиков. В колонках малого размера упругость отрицательно влияет на качество излучаемых системой низких частот. Упругость воздуха уменьшает амплитуду движения диффузора и его гибкость, что повышает резонансную частоту громкоговорителя, находящегося в корпусе колонки. А это отрицательно влияет на воспроизведение низких частот. Таким образом колонки малых размеров не способны воспроизводить самые низкие частоты . Так же необходимо обеспечить жесткость корпуса для большего качества звучания.

Диапазон частот – это диапазон воспроизводимых акустической системой частот звукового сигнала обозначается как правило в таком виде (n-нижняя граница) – (n-верхняя граница) Гц.

Качество звука зависит от величины нижней и верхней границы частот. Чем меньше число нижней границу и чем вышел число верхней границы, тем лучше качество звука. Весь звуковой частотный диапазон условно делится на три основные части: нижние частоты(низкие звуки(басы) – 16-70Hz, до 100-120Hz — мидбас, до 1KHz – нижнесредние звуки),  средние частоты(4,5KHz-10KHz) и высокие частоты(выше 10KHz).

АЧХ (Амплитудно-Частотная Характеристика) – зависимость амплитуды звука, воспроизводимого акустической системой, от частоты. Идеальная АЧХ обеспечивает одинаковое усиление составляющих сигнала на всем диапазоне частот. Положение акустической системы в помещении влияет на АЧХ.  

По вопросам монтажа акустической системы, звоните (812) 903 — 04 — 75! Так же обращаю Ваше внимание на то, что еще мы

 делаем видеонаблюдение, что бы узнать предварительную стоимость монтажа видеонаблюдения перейдите по ссылке.

Громкоговоритель настенный потолочный звуковая колонна

Громкоговоритель для системы оповещения и фонового озвучивания

Громкоговоритель представляет собой электроакустическое устройство, предназначенное для воспроизведения звукового сигнала и для озвучивания помещений различного назначения. Основа громкоговорителя настенного, потолочного или рупорного, как для акустической системы, динамик или динамическая головка преобразуют электрический сигнал в звуковые волны. Магнитное поле катушки динамика при пропускании переменного электрического тока взаимодействует с постоянным магнитным полем динамика, что заставит катушку двигаться внутрь или из зазора, что позволяет диффузору колебаться в такт с частотой переменного тока, а в результате создаются акустические волны.

СМОТРИТЕ ВИДЕО ВНИЗУ СТАТЬИ

Для равномерной заливки помещения звуком необходимо применение нескольких акустических систем, которые подключаются параллельно. Применение для такой задачи низкоомных акустических систем (4 – 8 Ом) невозможно, так как рассчитать итоговое сопротивление (нагрузку на усилитель), потребляемую мощность такой системы довольно сложно.

Для решения таких задач были разработана трансляционная акустика с подключением к 70/100В линии. Громкоговоритель подключается к выходу усилителя с помощью понижающих трансформаторов, соответствующих сопротивлению нагрузки каждого динамика. Усилитель развивает некоторую мощность при 70В/100В, а каждый трансформатор забирает из линии ту часть мощности, которая необходима для работы динамика.  

 

Основным преимуществом данного решения является то, что акустические системы могут быть подключены параллельно к основному сигнальному кабелю. Высокое напряжение обеспечивает минимальные потери даже на большом расстоянии и позволяет использовать кабеля с маленьким сечением. У трансформатора имеется несколько отводов для преобразования 100В сигнала усилителя нужной мощности. Это особенно важно в многоканальных системах оповещения для формирования канала необходимой, а не максимальной мощности. В простых системах оповещения все громкоговорители подключаются на одну параллельную линию.

 

В системах оповещения, фонового озвучивания громкоговорители разделяют на группы:

Громкоговорители корпусные настенные  

Громкоговорители врезные потолочные

Рупорный громкоговоритель

Звуковая колона

Направленный громкоговоритель прожекторного типа

 

Настенные громкоговорители для систем оповещения

 

Громкоговорители настенные могут использоваться для озвучивания закрытых помещений. Конструктивно настенный громкоговоритель для системы оповещения состоит из одного диффузорного динамика, помещенного в эргономичный и удобный для монтажа пластиковый или металлический корпус, поэтому их называют корпусными. Для систем фонового озвучивания и информационно-рекламных систем предъявляются более высокие требования к трансляционномой акустической системе екого типа, как с точки зрения качества звучания, так и к дизайну. Для фонового звука применяется двух-полосная трансляционная акустическая система широкополосного типа.

В холлах, коридорах, других подобных помещениях настенные громкоговорители устанавливают на высоте не ниже 2.5 — 3 м, а конференц-залах, ресторанах, кафе, в помещениях с посадочными местами 1.5 – 2.2 м. На ответственных объектах, где требуется высокое качество звука применяются низкочастотные трансляционные акустические системы, а в помещениях с требованием высокой разборчивости речи для громкоговорителей настенных применяют специальные опционные кронштейны, позволяющие регулировать угол излучения акустики. Штатный крепеж — представляет собой «П» образную лиру. Помимо лиры настенные крепления бывают в виде краба и шарикового зажима.

Врезной громкоговоритель настенный

Среди настенных громкоговорителей выделяют врезные, так как он не имеет своего корпуса, предназначен для монтажа в стену. Врезной двух-полосный  громкоговоритель, как правило прямоугольной формы, устанавливают в помещениях где тщательно проработан дизайн интерьера. Для врезных настенных акустических озвучивания производители предлагают монтажный бокс, для предохранения конструкции и обеспечению высокого качество звука. Группа SBL предлагает: громкоговоритель настенный ABK WL; Apart серии OVO, MASK, SDQ; DAS Audio ARCO; Dynacord; Fonestar Ambient, BS, CUBE, Elipse и Prisma; других производителей.

 

Потолочные громкоговорители для систем оповещения

 

В системах оповещения и для озвучивания помещений широко применяется громкоговоритель врезной потолочный, так как они обладают большим углом направленности звука и широкому диапазону воспроизводимых частот. В отличии от настенного громкоговоритель потолочный обеспечивают более равномерное распределение звука по помещения. Принцип работы излучателя потолочного можно сравнить с точечным источником света.

 

Громкоговоритель потолочный «формирует» звуковой усеченный конус. При расчете системы оповещения с помощью программ EASE Focus и Speaker Lab рекомендуется расстановка громкоговорителей потолочных, таким образом, чтобы при «проекции» конусов на пол помещения образовывались пресечённые окружности. Такой метод расстановки потолочных громкоговорителей позволяет избежать глухих участков.

По своей конструкции, громкоговоритель потолочный представляет собой электродинамический диффузорный громкоговоритель, имеет пластиковый или металлический корпус с декоративной решеткой. Корпус потолочного громкоговорителя имеет подпружиненные упоры или зажимные кронштейны для монтажа на подвесной или декоративный фальшь потолок. Корпус потолочного громкоговорителя может быть закрытый или открытый, с размещением динамика и трансформатора. Для систем фонового звука применяются двух-полосные потолочные громкоговорители с соосными СЧ динамиком, ВЧ излучателем. Группа SBL из настенных громкоговорителей предлагает: ABK WA; Apart CM; DAS Audio CS; Dynacord; громкоговоритель потолочный Fonestar GAT; и других производителей.

 

Рупорный громкоговоритель для передачи звуковой энергии

 

Конструктивно рупорный громкоговоритель выполнен в виде конуса для передачи звуковой энергии в определенном направлении. Коническая конструкция корпуса рупорного громкоговорителя состоит из горловины, в которое подается звук от динамика, и устья – выходное отверстие направленного излучения. Важной особенностью рупорного громкоговорителя является высокая направленность излучения звука на значительную дистанцию от 25 и до 150 метров. Эта особенность рупорного громкоговорителя определяет его использование.

Рупорный громкоговоритель применяется для системы оповещения на больших открытых площадках, которые к тому же могут быть непропорционально вытянуты по одной стороне, таких как стадионы, логистические парки, вокзалы и прочие. Рупорные громкоговорители могут круглогодично работать на открытом воздухе при температуре – 20 до +60° С с высокой влажность воздуха.

При озвучивании открытого стадиона или закрытого дворца спорта рупорные громкоговорители можно установить в одну линию с определенным интервалом и направить в противоположные стороны, это позволяет залить звуком огромную площадь, гораздо большую, чем при применении защищенных корпусных систем. При расчете системы оповещения с применением трансляционного рупора в проектировании системы оповещения следует учитывать, что угол излучения составляет 15- 30 градусов. Рупорный громкоговоритель не обеспечивает широкополосное излучение звука, так его частотный диапазон редко превышает 100 – 6000 Гц), а выходная мощность обычно составляет от 5 до 100 Вт. Большая линейка рупоров представлена у компании TOA.

 

Звуковые колонны особая группа трансляционных акустических систем

 

Звуковые колонны выполнены в длинном и узком корпусе, в котором в линию собраны несколько широкополосных динамиков. Для всепогодного применения по классу IP44 — IP65  и ее корпус представляет собой герметичную металлическую конструкцию брутальной формы. Такое исполнение характерно для системы оповещения, так как в этом случае важны технические характеристики звуковой колонны, а не внешний вид. Она обладает большой мощностью широкополосного излучения звука, что также важно при создании систем фонового звука и информационно-рекламного озвучивания. Всепогодные колонны с успехом применяются для озвучки парков и улиц, так как обеспечивают отличное и насыщенное звучание музыкальных программ.

Звуковые колонны для помещений способны создать диаграмму направленности с небольшим углом в одной из плоскостей и, как результат, позволяют добиться отсутствия помех и искажений, характерных для помещений со сложной геометрией. Трансляционная акустика колонного типа устанавливается на стену при помощи кронштейна, который позволяет установить ее в вертикальном положении с регулированием угла наклона. Звуковое давление и частотный диапазон звуковой колонны позволяют передавать голосовые сообщения и музыку с сохранением качества воспроизведения.

Звуковые колонны, применяемые в фоновом озвучивании и информационно-рекламных системах, выполнены в изящных тонких алюминиевых корпусах, обеспечат высокое качество воспроизведения звука, максимальную разборчивость речи и значительную дальность, это позволяет применять их в особенно важных объектах таких, как конгресс холлы, храмы. Нужную по параметрам звуковую колонну можно подобрать среди продукции ABK.

 

Звуковые прожекторы для направленного мощного звука

 

Звуковой прожектор способен направить звуковой луч нужную зону оповещения, находящуюся на значительной дистанции, но при этом частотный диапазон у прожектора гораздо шире, чем у трансляционного рупора и из-за уменьшения угла раскрытия существенно увеличена дальность работы излучателя. Производители звуковой трансляции выпускают такие однонаправленные модели и двунаправленные, которые можно устанавливать в длинных помещениях, в туннелях или же для трансляции на улице.

 

В своем исполнении чаще всего они представляют собой цилиндрический корпус с излучателем с одной или с обоих сторон. Современные модели прожекторов могут быть выполнены шарообразных корпусах, и по конструктивным особенностям могут иметь различные установки и монтажа. Благодаря своей компактной конструкции, в целом, любой прожекторный динамик можно устанавливать, как на потолке, так и на стене. 

 

Прожекторные излучатели звука всепогодного типа можно устанавливать на фасадах торговых центров, железнодорожных станциях, автостоянках, парковках и других крупных общественных площадках, где требуется озвучивание больших площадей и высокая разборчивость транслируемой речи. Звуковые прожекторные излучатели в оригинальном дизайне и различном исполнении можно выбрать у Dynacord.

Еще больше трансляционной акустике представлено в нашем прайсе на системы оповещения, который можно скачать по ссылке.

Как работает динамик (громкоговоритель).

Как работает динамик (громкоговоритель).​

Рассмотрим как работает динамик (громкоговоритель). Поймём основные принципы работы динамика (громкоговорителя) и задействованные при этом движущие силы.

​

Принцип работы динамика (динамической головки) будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала.
Для этого потребуется кольцевой магнит с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:
​Магнитное поле в таком магните будет располагаться следующим образом:
​Теперь с задней стороны закроем магнит стальным листом, круглой формы и диаметром равным, диаметру магнита
​ Магнитное поле уже не будет излучаться в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь выступает в роли магнитопровода:
​Таким же листом закроем магнит с передней части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру магнита:
​Магнитное поле и с этой стороны замыкается, но магнитные линии внутри магнита нужно распределить более равномерно, поэтому внутрь вставим стальной цилиндр. Диаметр цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита, причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой магнитной катушки. Введение цилиндра так же способствует концентрации магнитного в получившимся зазоре, поскольку разрывает магнитопровод:
​Далее в зазор помещается катушка индуктивности, причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается ровно на половину своей высоты. Такое расположение катушки необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь магнитной системы, так и наружу:
​Теперь, если к катушке подключить источник напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:
​или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным магнитному полю магнита:
​Теперь закрепим катушку на жестком цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:
​При движении катушки в магнитном зазоре это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется диффузором и может быть выполнен не только из бумаги.

Катушка по сути ничем не закреплена, следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном. Для того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в пространстве при помощи центрирующей шайбы:

​И магнит, и диффузор крепятся к корзине — магнит либо приклеивается, либо прикручивается винтами. Диффузор приклеивается к корзине через подвес:
​Со стороны диффузора остается отверстие и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли и мелкого мусора:
​Для этого используется защитный колпачок. Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию — она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая. Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда, но слишком быстрое возвратно-поступательное движение диффузора. Если диффузор будет слишком тонким, значит он будет легким и решение воспроизведения вроде бы обеспечено. Однако если диффузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование всей площади диффузора. Диффузор попросту будет гнуться в середине:
​Поэтому производители идут на различные компромиссы — сами диффузоры могут состоять из нескольких компонентов, например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ. В данном примере бумажный диффузор оснащен пластиковым, металлизированным защитным колпачком:
​Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:
​Осталось подключить катушку диффузора к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом, устойчивым к многократным перегибам:
​Обычно выводы катушки тянутся по диффузору примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально заштампованные в диффузор клеммы-заклепки. К этим клеммам и подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается к установленной на корзине клеммной колодке. К колодке подпаиваются, или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода, идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

Громкоговорители. Технические характеристики громкоговорителей

ГЛАВА 6. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ

Контрольные вопросы

1.  Поясните основные технические характеристики громкоговорителей.

2.  Каковы основные типы излучателей?

3.  Как формируются направленные свойства излучателей?

4.  Каков принцип работы линейной группы излучателей?

5.  Поясните принцип работы и устройство электродинамической головки прямого излучения.

6.  Поясните причины возникновения нелинейных искажений в громкоговорителях и методы их уменьшения.

7.  Поясните причины возникновения частотных искажений в громкоговорителях.

8.  Поясните сущность акустического короткого замыкания АКЗ и методы борьбы с ним.

9.  Поясните особенности работы громкоговорителя в закрытом ящике.

10. Поясните принцип работы фазоинвертора.

11.  Каким образом можно расширить диапазон частот громкоговорителя ?

12.  Поясните принцип работы широкогорлого рупорного громкоговорителя.

13.  Поясните принцип работы узкогорлого рупорного громкоговорителя.

14.  Поясните принцип работы конденсаторного громкоговорителя.

15.  Поясните принцип работы акустической системы.

                     6.1.Технические характеристики громкоговорителей

Прежде, чем приступить к изучению громкоговорителей, необходимо ос­тановиться на терминологии, используемой при их описании. Являясь самым распространенным типом электроакустических преобразователей, громкогово­ритель характеризуется большим числом параметров. Стандартами установ­ле­ны определения характеристик и терминов, к ним относящихся, наиболее упо­требительные из которых приведены ниже.

          Естественно, что целесообразно начать с самого термина Громкогово­ритель–устройство для излучения звука  в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителей, необходимое акустическое оформле­ние, необходимые электрические устройства (фильтры, трансформа­торы, регу­ляторы и т.п.).

          Головка громкоговорителя–пассивный электроакустический преобразо­ватель, предназначенный для преобразования сигналов звуковой частоты из электрической формы в акустическую.

          Акустическое оформление–конструктивный элемент громкоговорителя, обеспечивающий эффективное излучение звука (акустический экран, ящик, ру­пор и т.п.)

          Звуковая колонка–громкоговоритель с отличающейся направленностью звукоизлучения в различных плоскостях, содержащий по крайней мере одну линейную цепочку однотипных громкоговорителей или головок громкоговори­телей и предназначенный для озвучения помещений или открытых про­странств.

          Акустическая система–громкоговоритель, предназначенный для исполь­зования в качестве компонента в бытовой радиоэлектронной аппаратуре (как правило, содержит несколько разнотипных головок).

          Акустический( рабочий) центр–точка, лежащая на рабочей плоскости от которой производится отсчет расстояния от громкоговорителя. Для сложных громкоговорителей акустическая ось и акустический центр указываются в опи­сании громкоговорителей. Рабочая (акустическая) ось–прямая, проходящая через рабочий центр громкоговорителя и перпендикулярная рабочей плоскости.

          Для громкоговорителя, как и для любого устройства, необ­ходимо иметь ряд объективных (измеряемых приборами) показателей, позво­ляющих определить его качество или сравнить между собой различные об­разцы.

          ГОСТ 16122-84 устанавливает несколько десятков электроакустических характеристик громкоговорителей, рассмотреть которые в рамках учебного пособия не представляется возможным. Здесь мы рассмотрим только те, без которых невозможно произвести расчет систем озвучения и звукоусиления. Обращаем ваше внимание на то, что экономя объем учебного пособия, мы тем не менее приведем несколько параметров, которые фактически дублируют друг друга. Объясняется это тем, что для оценки одних и тех же характеристик разные страны вводили свои параметры. Это естественно нашло свое отражение в справочных данных на громкоговорители. Поэтому стандарты в настоящее время уравняли в правах эти параметры, хотя они могут быть получены путем простого пересчета.

            Многие годы основной характеристикой громкоговорителя считалась его чувствительность (отдача) –звуковое давление, развиваемое  в некоторой опре­деленной точке поля (обычно на расстоянии 1 м на ее акустической оси) при подведении к его зажимам напряжения 1 В. Определяемая таким образом чувствительность удобна для суждения о поведении одного и того же громкоговорителя на раз­личных частотах или, иными словами, для построения АЧХ чувствительности. Однако, если понятие чувствительности удобно для оценки указанной нерав­номерности, то оно совершенно неприемлемо при сравнении громкоговорите­лей.

Принцип работы IP-динамиков — Rus-intercom

Громкоговорители с поддержкой IP подключаются к сетевому коммутатору через технологию Power over Ethernet. Они содержат в себе встроенные усилители и, поскольку используют PoE, ни в каких дополнительных подключениях питания не нуждаются.

Громкоговорители с поддержкой IP подключаются к сетевому коммутатору через технологию Power over Ethernet. Они содержат в себе встроенные усилители и, поскольку используют PoE, ни в каких дополнительных подключениях питания не нуждаются.

Подробнее можно посмотреть здесь: https://rus-intercom.ru/solutions/open-ip/

Каждым громкоговорителем можно управлять индивидуально с помощью пейджингового программного обеспечения. Сообщение можно отправить на один динамик, на группу динамиков или же на все динамики в сети сразу. Эти громкоговорители с поддержкой IP очень простые в установке и гибкие в настройках конфигурации.

Как работают IP-громкоговорители

В состав системы сетевых громкоговорителей входят: встроенный усилитель, микрокомпьютер, конвертер D-A и само сетевое подключение. Опционально они могут иметь также дополнительный микрофон, чтобы динамики можно было использовать в качестве интеркомов.

Усилительный модуль внутри динамика включает в себя сетевой интерфейс со специализированным микрокомпьютером. Преобразователь D-A (цифро-аналоговый) обеспечивает передачу улучшенного аналогового аудио сигнала, а усилитель увеличивает уровень его звуковой мощности.

Громкоговорители являются частью общей системы оповещения и трансляции. Помимо этих громкоговорителей с поддержкой IP, можно выбрать отдельные IP-усилители, которые управляют несколькими громкоговорителями или интеркомами для создания полной аудиосистемы. IP-динамики бывают разных типов: потолочные, двунаправленные для холла, настенные или же встраиваемымм которые устанавливаются в панели подвесного потолка.

Уровень звука громкоговорителей PoE

Динамики с питанием от IP могут выдать большую мощность звука. Например, настенный громкоговоритель передает максимум 99 дБ на расстоянии 1 метра. Это примерно равно уровню шума от газонокосилки или отбойного молотка. По мере увеличения расстояния сила звука закономерно уменьшается. В условиях классного помещения уровень громкости должен составлять менее 70 дБ.

Для применения снаружи здания обычно требуется отдельный усилитель. Уровень звука может быть значительно увеличен за счет выбора мощных IP-усилителей. Громкоговорители с более высоким уровнем звука позволяют проецировать звук на довольно большую зону.

Однако не стоит забывать, что шум выше 85 дБ может быть вреден. Опасность зависит от того, насколько близко к динамику вы находитесь, и как часто подвергаетесь этому уровню звука. Очень громкие громкоговорители обычно устанавливаются на большой высоте, на столбе или на потолке.

Оцифрованный звук

Звук от микрофона, подключенного к компьютеру, преобразуется в цифровой код. Оцифрованный звук сжимается, а затем передается по сети на любой указанный IP-громкоговоритель. Тип кодирования и сжатия определяется протоколом передачи и пропускной способностью.

Качество звука

Качество звука зависит от самого громкоговорителя и оцифрованной пропускной способности. Многие IP-системы используют пропускную способность передачи сигнала на уровне 64 Кбит/с или более. Эти IP-системы оповещения предполагают, что мы делаем только голосовые объявления, а не транслируем музыкальный сигнал, поэтому диапазоны частот соответствуют качеству звука голоса.

Но если необходимо обеспечить передачу более качественного звука для трансляции фоновой музыки, можно использовать подключенное к сети аудиоустройство (IP7) с пропускной полосой до 176 Кбит/с. Например, настенный IP-громкоговоритель от Rus-Intercom обеспечивает выдачу высококачественного звука с частотой 65 Гц — 17 кГц.

Программное обеспечение

Сделать необходимое объявление через громкоговоритель можно как с компьютера, так и с VoIP-телефона, на которых установлено специализированное программное обеспечение. Одним из примеров является ПО АРМ Диспетчер от Rus-Intercom, позволяющее транслировать вещание с одного или нескольких компьютеров. Через ПО можно выбрать любой нужный динамик или же группу динамиков. То есть можно поговорить, например, с одним помещением, со всем предприятием или со всеми точками, подключенными к сети.

Динамики, связанные с IP-камерами

Громкоговорители могут использоваться вместе с IP-камерами. С помощью сетевого динамика, расположенного рядом с IP-камерой, можно уведомлять людей, например, о том, что они должны покинуть зону патрулирования. Можно даже удаленно поругать напакостившую дома собаку.

Однако некоторые IP-динамики, такие как Axis, могут работать только с собственным ПО для управления видео.

Динамики, подключенные к IP-камере

Громкоговорители также могут быть подключены к аудиовыходу IP-камеры. Это довольно мощные динамики, и они требуют отдельного питания для усилителя. Такая конфигурация поддерживается лишь некоторыми IP-камерами. Для корректной работы необходимо использовать системы управления видео и записями, которые поддерживают эту конфигурацию.

Для получения дополнительной информации о любом интересующем вас типе громкоговорителей свяжитесь с нами по указанному номеру или просто используйте форму обратной связи на сайте Rus-Intercom. Мы поможем выбрать правильную комбинацию устройств.

Принцип работы динамика или как он работает?

Хотел было написать статейку по поводу выбора наушников и какие лучше покупать для каких целей, но вот незадача начал писать и сам же употреблять определенные значения величин и упоминать принципы работы динамиков и наушников в общем.

Потому решил сначала немного ввести в экскурс читателей, которые не хотят разбираться в точности как работают стандартные колонки или наушники и объяснить как говорить на пальцах что это такое и с чем его едят.

Первое что хочу сказать, что динамик или громкоговоритель или электроакустический преобразователь в зависимости от сферы применения называться может по-разному, но принцип работы у него одинаковый. И все колонки в основном работают одинаково только небольшая разница заключается в том, что эти колонки бывают разного типа, а внутри них расположены динамики (один или несколько в зависимости от перекрываемой полосы частот).

Итак, кратко, что же представляет собой динамик и как он работает.

Динамик предназначен дл преобразования электрических колебаний в звуковые. Звуковая частота это частоты, которые слышны человеческим ухом.

А сейчас немного отвлечемся для понимания физики процесса. Каждый из нас держал в руках гибкий прутик допустим деревянный и если этим прутом начать быстро махать он начинает издавать звук, при чем есть четка зависимость чем сильнее частота вращения или махов этого прута тем выше звук он издает и также чем толще и больше этот прут тем ниже звук получается при этих нехитрых манипуляций.

Так вот принцип работы обычного стандартного динамика основан на этих явлениях.

Строение динамика

Катушка, мембрана, магнит ну и соединительные провода.

Сигнал, поступая в катушку которая находится в электромагнитном поле постоянного магнита колеблется в зависимости от амплитуды поступаемого сигнала. И раскачивает мембрану (соединенной с катушкой)  которая из-за колебаний создает звук.

И как я уже говорил, чем ниже частота колебаний данной мембраны, тем ниже звук или как принято говорить у музыкантов – басы. Чем выше колебания, тем выше частота получаемых звуков. И наоборот.

ААСС ООО — Громкоговоритель 12ГР-38

Громкоговоритель 12ГР-38 выпускается для подключения к сети проводного вещания с номинальным напряжением 120 В.
Возможно подключение к сети проводного вещания с номинальным напряжением 30 В.

Соответствует ГОСТ Р 53033-2008, ГОСТ Р 53325-2012 и ТР ТС (ЕАС) 004/2011 и 020/2011.

Конструктивно громкоговоритель рупорный 12ГР-38 состоит:

• из головки;
• согласующего трансформатора;
• рупора;
• кожуха.

Головка и трансформатор находятся внутри кожуха.

Конструкция громкоговорителя предусматривает возможность крепления его на любую поверхность, для чего он снабжен поворотным устройством, состоящим из скобы.

Принцип работы громкоговорителя состоит в преобразовании электрической энергии в акустическую.

Полярность громкоговорителя отмечена краской или цветом одного из выводов.

При монтаже в одном помещении или на одной площадке двух или более громкоговорителей необходимо соблюдать полярность их включения.

ВАЖНО! Во избежание перегрузки усилителей в трансляционную сеть должен быть включен фильтр верхних частот с частотой среза не ниже 350 Гц.

Эксплуатационные характеристики громкоговорителя 12ГР-38

Максимальный угол поворота громкоговорителя относительно горизонтальной оси:

• вниз не более 90°,
• вверх не более 20°

Предельные рабочие температуры эксплуатации от минус 50 до +45 °С.

Наименование параметра, единицы измерения	Ед. изм.	Параметр
Номинальное входное звуковое напряжение	В	120/30
Номинальное электрическое сопротивление	Ом	1200/75
Предельная шумовая мощность	Вт	12
Эффективный рабочий диапазон частот, не уже		315-6300
Уровень характеристической чувствительности в октавной полосе частот 800-3150 Гц, не менее	дБ	104
Полный коэффициент гармонических искажений при номинальном входном звуковом напряжении, %, не более, на частотах
от   630 до 1000 Гц	%	15
	%	10
	%	7
Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-96		IР34
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69		У1
Габаритные размеры (Диаметр х Длина)	мм	282 х 337
Масса громкоговорителя	кг	5,0

1. Громкоговоритель рупорный 12ГР-38 — 1 шт.
2. Паспорт — 1 шт.
3. Упаковка на 1 изделие — 1 шт.

Доставка возможна следующими способами:

• ТК «Деловые линии»
• ТК «Первая экспедиционная компания» (ПЭК)
• ТК «Желдорэкспедиция»

2,972 Как работают динамики

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Преобразуйте электрический сигнал в звуковой. ПАРАМЕТР ДИЗАЙНА: Громкоговоритель (есть и другие типы динамиков …) ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА: Динамик полностью, вид Компоненты динамика Типичный диапазон диффузоров динамика от 1.От 5 до 18 дюймов в диаметре. Спикеры этого размер может потреблять от 0,25 до 250 Вт (Вт), резонировать на частоте 16-4 кГц и иметь уровень чувствительности до 95 децибел (дБ) ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ: ** Волны, распространяющиеся от конуса, видны только здесь представляют собой звуковые волны (настоящие звуковые волны не похожи на эти) Анимация работы динамика Электрический сигнал проходит через провод в виде аналоговой синусоидальной (или другой) волны Сигнал поступает в звуковую катушку, охватывая внутренний магнит (в виде соленоида) Сила прилагается от стабильной конструкции магнита к свободно движущейся звуковой катушке При изменении амплитуды и частоты сигнала сила на звуковой катушке колеблется взад и вперед Звуковая катушка быстро вибрирует вдоль оси конструкции магнита, тем самым вызывая вибрацию конуса Когда звуковой конус вибрирует, воздух непосредственно вокруг него сжимается и разрежается. Молекулы сжатого воздуха распространяются как волна — это звук ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА: Переменная Описание Метрические единицы Английские единицы P дюйм Электроэнергия в проводах Вт Мощность P из Акустическая мощность в звуковой волне Вт Мощность P убыток Потери мощности (в цепях и в воздухе) Вт Мощность В Разность напряжений на звуковых катушках Вольт Вольт и Ток в катушках Ампер Ампер B Магнитное поле Фарад Фарад F механический Сила, действующая на звуковую катушку со стороны магнитного поля Ньютонов фунтов ВК Скорость звуковой катушки м / с миль / ч Dp Перепад давления в звуковой волне Паскалей фунт-сила / дюйм 2 А Площадь волны давления м 2 футов 2 VW Скорость волны давления м / с миль / ч ч КПД — — Динамики питаются от входящего тока и напряжения: P in = V i ** Все динамики используют усилители для добавить больше тока к сигналу для получения более громкого звука ** i — функция времени, i (t), среднее значение которой является ее максимальная амплитуда, деленная на квадратный корень из двух Постоянное магнитное поле, действующее на этот ток, создает силу на звуковой катушке: F = i x B (где i и B являются векторами) Сила ускоряет звуковую катушку, и мощность преобразуется в механическую мощность: F = ma = m dvc / dt P = F vc Катушки вибрируют конус, который производит волну давления несущий акустический мощность: F = p A P out = vw A Dp или, другой способ взглянуть на мощность на выходе из системы: P out = P in — P потеря = hP в ** Этот взят из определения эффективности. УСИЛИТЕЛИ Усилители необходимы для усиления источника тока, потому что ток, изначально несущий сигнал слишком слабый, чтобы воспроизводить слышимый звук.В усилителях используются транзисторы, чтобы слабый сигнал изобразите форму более сильного сигнала. Таким образом, усилитель принимает сигнал определенной частоты и амплитуды и выдает сигнал той же частоты, но гораздо большей амплитуды. СИГНАЛЫ Сигнал соответствует звуку через его частоту и амплитуду. В частота относится к тому, насколько быстро колеблется конус. Высокая частота (быстрое движение) дает высокий тон, а низкая частота (медленное движение) дает глубокий тон.Амплитуда просто говорит конусу как сильно давить. Эта «толкающая сила» соответствует разности давлений в волне, которая соответствует громкости звука. ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА: КПД Громкоговорители невероятно неэффективны. Они могут преобразовывать от 0,5% до 2% потребляемой мощности. в акустическую мощность. Большая часть потерянной энергии выделяется в виде тепла, исходящего от звуковая катушка и другие электрические цепи внутри динамика.В частности, одна группа схем, называется кроссовером, рассеивает большой процент (сколько?) энергии. Кроссовер состоит из конденсаторов, резисторы и катушки индуктивности, и он имеет функцию отправки высокочастотного сигнала на твитер и низкочастотный динамик. Все эти компоненты схемы требуют некоторых электроэнергии и преобразовать ее в тепло. УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ: Не отправлено ГДЕ НАЙТИ ДИКТОРОВ: Везде! Они повсюду вокруг нас — в наших телевизорах, компьютерах, будильниках, машинах, стереосистемы, наушники и т. д. Автомобильная акустика Колонки для ТВ Генеральные колонки Рупорные ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Интервью: Нильс Браро, лектор Массачусетского технологического института, 13 января, г. 17:30, в магазине хобби Массачусетского технологического института Интервью: Ноа Брэй-Али, Массачусетский технологический институт Physics Major, 12 января, 18:00, в братстве Alpha Delta Phi Массачусетского технологического института Электроакустика: микрофоны, наушники и громкоговорители ; Гейфорд, М.L .; Американец Elsevier Publishing Company Inc., Нью-Йорк 1971 ССЫЛКИ Завершено Компьютерные решения Как сделать громкоговорители ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ Электродинамический Громкоговорители

Почему и как в динамиках используются магниты и электромагнетизм? — Мой новый микрофон

Магнитный материал и магнитные поля окружают нас в повседневной жизни, от магнитов холодильника до магнитного поля Земли до динамиков в наших домах, на сцене, в наших машинах и т. Д.

Почему и как в динамиках используются магниты? Динамики — это преобразователи энергии, которые преобразуют электрическую энергию (звуковые сигналы) в энергию механических волн (звуковые волны). Многие драйверы динамиков используют электромагнетизм для преобразования переменного напряжения аудиосигнала в движение диафрагмы в магнитном поле для воспроизведения звука.

В этой статье мы подробнее рассмотрим, как и почему в динамиках используются магниты, и обсудим различные типы динамиков, которые используют электромагнетизм для преобразования звука в звук.

Статьи по теме:
• Нужен ли микрофонам магнетизм для правильной работы?
• Почему и как в наушниках используются магниты?

---

Роль магнитов в конструкции громкоговорителей

Магниты являются важным компонентом в конструкции большинства громкоговорителей, потому что большинство громкоговорителей полагаются на электромагнетизм, чтобы эффективно действовать как преобразователи. Без магнитов многие конструкции громкоговорителей были бы невозможны.

Драйвер громкоговорителя — это ключевой преобразователь, преобразующий звук в звук.Большинство драйверов громкоговорителей работают на принципах электромагнетизма и полагаются на магниты.

Обычно постоянные магниты встроены в драйвер для взаимодействия с индуцированным магнитным полем диафрагмы динамика, когда звуковой сигнал проходит через драйвер.

Мембрана либо сделана из проводящего материала, либо прикреплена к проводящему материалу. Когда электричество протекает через проводник, электромагнитная индукция утверждает, что в проводнике и вокруг него будет создаваться совпадающее магнитное поле.

---

Что такое электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция — это создание напряжения на электрическом проводнике в изменяющемся магнитном поле.

Также говорится об обратном. Что напряжение на проводнике вызовет магнитное поле вокруг этого проводника.

Итак, посылая переменный ток (звуковой сигнал) через проводящий материал, мы создаем вокруг него переменное магнитное поле. Если эту катушку поместить рядом с магнитом, два магнитных поля будут взаимодействовать и заставят проводник и магнит отталкиваться или притягиваться друг к другу.

Когда дело доходит до драйверов громкоговорителей, сочетание постоянных магнитов и какой-то конструкции проводящей диафрагмы позволит нам превратить аудиосигналы в звуковые волны. Можно послать электрический звуковой сигнал через проводник и заставить его перемещать электромагнитную диафрагму для воспроизведения звука.

Это подводит нас к конструкции драйвера громкоговорителя.

---

Преобразователи электромагнитных громкоговорителей

Драйверы с подвижной катушкой часто считаются наиболее распространенными типами преобразователей динамиков.Это самые популярные драйверы, которые мы встречаем в динамиках, студийных мониторах, автомобильных аудиосистемах, внешних динамиках компьютеров / смартфонов и т. Д.

Эти драйверы с подвижной катушкой используют электромагнетизм для преобразования энергии, что делает преобразователи электромагнитных громкоговорителей обычным явлением.

Драйверы с подвижной катушкой также используются в некоторых мобильных и компьютерных устройствах, хотя эти динамики также часто бывают пьезоэлектрического типа или изготовлены с использованием технологии MEMS. Поэтому трудно с полной точностью сказать, какой тип громкоговорителей является наиболее распространенным.

Суть в том, что в громкоговорителях используются драйверы для преобразования звука в звук. Драйверы, использующие электромагнетизм и, следовательно, магниты, следующие:

Давайте опишем каждый тип более подробно в следующих разделах.

---

Магниты в динамических драйверах громкоговорителей с подвижной катушкой

Драйвер динамического громкоговорителя с подвижной катушкой похож на следующую схему:

Схема драйвера динамического громкоговорителя с подвижной катушкой

Магнит движущейся катушки вместе с полюсными наконечниками имеет необычную форму.

Электропроводящая катушка имеет цилиндрическую форму и должна быть подвешена в цилиндрическом вырезе в магнитной конструкции.

Для достижения максимальной эффективности магнит должен иметь магнитные полюса, противоположные внутренним и внешним полюсам катушки. Это позволяет создать концентрированное магнитное поле вокруг катушки.

Когда электрический звуковой сигнал проходит через звуковую катушку, в катушке создается магнитное поле, и катушка / диафрагма перемещаются в постоянном магнитном поле, создаваемом магнитами.

Именно так динамический громкоговоритель с подвижной катушкой действует как преобразователь. Движение диафрагмы имитирует форму звукового сигнала и производит звук, который представляет собой электрический звуковой сигнал.

Поскольку магнитную структуру определенной формы практически невозможно получить с помощью одного магнита, используются полюсные наконечники.

Один сильный центральный магнит в форме кольца используется с несколькими полюсными наконечниками для расширения его полюсов внутрь и снаружи катушки.Схема в разрезе представлена ​​ниже:

Обратите внимание, что диаграмма выше не в масштабе.

Итак, главный магнит (красный) имеет форму кольца (или толстой шайбы). Его южный полюс обращен вверх, а северный — внизу.

Более толстый полюсный наконечник кольцевой формы используется для удлинения этого южного полюса и обеспечения границы только снаружи подвижной катушки.

Дискообразный полюсный наконечник расположен под центральным магнитом для удлинения северного полюса.Северный полюс продлен цилиндрическим полюсным наконечником, который поднимается вверх и образует границу с внутренней частью подвижной катушки.

Идея состоит в том, чтобы расположить противоположные полюса как можно ближе к катушке, при этом северный полюс должен быть направлен внутрь, а южный полюс — к внешней стороне. Это вызывает наибольшее количество линий магнитного потока через катушку и, следовательно, наибольшее движение катушки.

Конструкция драйвера с подвижной катушкой применима как к наушникам (в меньшем масштабе), так и к микрофонам (только наоборот).Чтобы узнать больше об этих других динамических преобразователях с подвижной катушкой, ознакомьтесь со следующими статьями «Мой новый микрофон»:
• Полное иллюстрированное руководство по динамическим наушникам с подвижной катушкой
• Полное руководство по динамическим микрофонам с подвижной катушкой

---

Магниты в магнитостатических / планарных магнитных драйверах

громкоговорителей

Магнитостатический (планарный) динамик громкоговорителя прославился брендом Magnepan. Базовая схема поперечного сечения плоского магнитного громкоговорителя показана ниже с соответствующими линиями магнитного поля:

Схема драйвера магнитостатического / планарного магнитного громкоговорителя

Как мы видим, по обе стороны от подвижной диафрагмы есть магнитные решетки.Напряженность магнитного поля сосредоточена на диафрагме.

Эта диафрагма имеет напечатанный / встроенный проводящий провод, который змеиным образом покрывает ее площадь. Когда аудиосигнал переменного напряжения проходит через проводящий элемент диафрагмы, внутри / вокруг диафрагмы создается переменное магнитное поле.

Это изменяющееся магнитное поле взаимодействует с постоянным полем магнитных массивов и заставляет диафрагму двигаться (и производить звук) в соответствии с формой подаваемого аудиосигнала.

Обратите внимание, что магнитные матрицы, используемые в драйвере магнитостатического громкоговорителя, имеют пространство между тщательно расположенными магнитами. Это необходимо для того, чтобы звуковые волны, производимые диафрагмой, «ускользали» от динамика и были услышаны слушателями.

Планарный магнитный драйвер распространяется и на наушники. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по планарным магнитным наушникам (с примерами)».

---

Магниты в ленточных драйверах громкоговорителей

Давайте посмотрим на базовую конструкцию драйвера ленточного громкоговорителя на упрощенной схеме ниже:

Схема драйвера ленточного динамика

С ленточным драйвером у нас есть магнитная структура с противоположными магнитными полюсами слева и справа от ленты (а не спереди и сзади, как вышеупомянутый планарный магнитный драйвер).

Эти магниты должны быть очень мощными, чтобы обеспечивать напряженность магнитного поля, необходимую для эффективного перемещения ленты.

Сама лента сделана из проводящего материала и часто гофрирована для повышения долговечности и эффективности. Чрезвычайная тонкость и малая масса ленты позволяют ей очень точно двигаться. Однако для получения приличного уровня звука требуются сильные постоянные магниты.

Когда аудиосигнал проходит через проводящую ленту, на ленту подается напряжение и создается переменное магнитное поле.Поле ленты затем взаимодействует с постоянным полем и вызывает движение диафрагмы.

Движение диафрагмы создает звуковые волны, которые эффективно имитируют звуковой сигнал.

Ленточные микрофоны работают по тому же принципу, что и ленточные громкоговорители, только наоборот.

Чтобы узнать о ленточных микрофонах, ознакомьтесь с моей подробной статьей под названием «Полное руководство по ленточным микрофонам (с примерами микрофонов)».

---

Магниты в драйверах громкоговорителей с подвижным железом

Громкоговоритель с подвижным железом был первым эффективным электромагнитным громкоговорителем.Сегодня дизайн довольно хорошо относится к драйверам для наушников со сбалансированным якорем, но об этих типах драйверов все же стоит упомянуть.

Для получения информации о наушниках со сбалансированной арматурой ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по наушникам / наушникам со сбалансированной арматурой».

Давайте посмотрим на конструкцию драйвера наушников со сбалансированным якорем, чтобы объяснить магниты динамика с подвижным железом:

Схема динамика динамика с подвижным железом / наушников со сбалансированным якорем

В приведенном выше драйвере магниты расположены над и под проводящим якорем, который физически сбалансирован в системе.Магнитные полюса должны быть противоположны верху и низу сбалансированного железа / якоря и создавать концентрированное магнитное поле на плече.

Звуковой сигнал проходит через неподвижную катушку, которая вызывает в катушке переменное магнитное поле. Затем это поле распространяется на якорь, заставляя его перемещаться между двумя магнитами.

При движении якоря механически соединенная диафрагма перемещается и производит звук, прямо пропорциональный звуковому сигналу.

---

Магниты в драйверах магнитострикционных громкоговорителей

Дизайн магнитострикционных динамиков известен гораздо меньше, чем конструкции вышеупомянутых динамиков. Однако в нем используются магниты, поэтому о нем следует упомянуть в этой статье.

Давайте посмотрим на упрощенную диаграмму поперечного сечения магнитострикционного динамика:

Схема драйвера магнитострикционного динамика

Как следует из названия, магнитострикционный драйвер работает по принципу магнитострикции.

Магнитострикция — это свойство ферромагнитных материалов, которое заставляет их изменять свою форму в процессе намагничивания.

Звук магнитострикции можно услышать как жуткий гул из 60 циклов (или гул из 50 циклов, в зависимости от того, где вы живете), который вы слышите от силовых трансформаторов.

Так как аудиосигнал проходит через неподвижную катушку, переменное магнитное поле распространяется на магнитострикционный сердечник.

Магнитострикционный сердечник состоит из множества тонких магнитных пластин (магнитов), установленных друг на друга.

Поскольку пластины испытывают переменное магнитное поле, они очень незначительно меняют форму и перемещают диафрагму, которая распространяет звуковые волны. Когда на катушку не поступает звуковой сигнал, сердечник и его магниты возвращаются к своей первоначальной форме.

---

Какие типы магнитов используются в громкоговорителях?

В большинстве высококачественных громкоговорителей используются магниты из редкоземельного неодима.

Неодимовые магниты — самый сильный из имеющихся постоянных магнитов.Они были изобретены в 1980-х годах и с тех пор стали стандартом для высококачественных электромагнитных преобразователей звука (наушников, микрофонов и, конечно же, громкоговорителей).

Неодимовые магниты изготовлены из сплава под названием NIB, в котором сочетаются неодим, железо и бор (Nd ₂ Fe ₁₄ B). Они создают очень сильные магнитные поля и весят значительно меньше других магнитов.

Для дальнейшего улучшения характеристик неодимовые магниты покрыты никелем или эластичным пластиком для повышения долговечности и устойчивости к коррозии или ржавчине.

Конечно, не все электромагнитные громкоговорители оснащены первоклассными неодимовыми магнитами. Другие материалы магнитов для наушников, которые также хорошо себя зарекомендовали, включают:

• Alnico (состоит в основном из железа, алюминия, никеля и кобальта, отсюда и название).
• Керамика (сплав оксида железа и карбоната стронция).

---

Всем ли громкоговорителям нужны магниты?

Не все громкоговорители работают на электромагнитных принципах. Есть два других общих принципа работы, используемых в конструкциях неэлектромагнитных драйверов громкоговорителей:

• Электростатический
• Пьезоэлектрический

Ни один из этих типов громкоговорителей не требует наличия магнитов для преобразования энергии и превращения звука в звук.

---

Как работает динамик? Динамик работает в основном как преобразователь, преобразующий электрическую энергию (звуковые сигналы) в энергию механических волн (звуковые волны). Это делается с помощью элемента драйвера (преобразователя) и корпуса. Аудиосигнал воздействует на драйвер и заставляет его вибрировать диафрагму для создания звука, имитирующего аудиосигнал.

Имеет ли значение размер магнита динамика? Размер магнита в громкоговорителе не так важен, как мощность магнитного поля, создаваемого магнитом.Вообще говоря, более крупная звуковая катушка и более тяжелый магнит могут обрабатывать большую мощность, но размер магнита будет играть второстепенную роль в определении частотной характеристики и чувствительности динамика.

Громкоговорители — обзор | Темы ScienceDirect

Часть XXI Простые кожухи

Кожухи для громкоговорителей вызывают больше споров, чем любой другой предмет, связанный с современным высококачественным воспроизведением музыки. Несмотря на то, что поведение ограждений хорошо изучено, мнения и псевдотеории относительно влияния ограждений на отклик громкоговорителей все еще сохраняются.Например, само упоминание о направленности гарантированно вызовет живую дискуссию среди звукоинженеров, при этом одни предпочитают широкий узор, а другие — узкий, хотя практически все согласны с тем, что желателен постоянный узор, чтобы гарантировать, что отражения в комнате, производимые внеосевой звук имеет правильный частотный баланс. Помимо личных предпочтений, выбор может зависеть от программного материала. Узкий узор с меньшим количеством отражений от помещения позволяет слушателю более четко слышать акустику места записи, а также положения отдельных исполнителей на сцене.Следовательно, мы можем ожидать, что узкий образец предпочтет записи, сделанные в естественном акустическом пространстве, таком как концертный зал, церковь или театр. С другой стороны, для студийных записей с близким микрофоном большее ощущение присутствия и охвата слушателя может быть создано за счет использования широкого шаблона, который создает множество отражений по комнате, чтобы создать некоторое ощущение живого выступления, хотя и с ошибками. домашнее пространство для прослушивания. В конце концов, в отличие от большинства громкоговорителей, музыкальные инструменты обычно не стреляют в одном направлении, только на более высоких частотах.Одна вещь, которую мы не можем контролировать, — это тот факт, что на низких частотах, где длина волны намного больше, чем у диафрагмы, громкоговорители неизменно являются всенаправленными, за исключением нескольких дипольных / кардиоидных конструкций. Больше шаблонов директив на низких частотах происходит за счет снижения эффективности.

Конструирование корпуса должно осуществляться только с полным знанием характеристик громкоговорителя и доступного усилителя, но, к счастью, наиболее уважаемые производители теперь предоставляют параметры Тиле – Смолла в своих технических паспортах вместе с другими полезными показателями, такими как чувствительность. , x _макс , и номинальная мощность.

Большая часть трудностей с выбором громкоговорителя и его корпуса возникает из-за того, что психоакустические факторы, участвующие в воспроизведении речи и музыки, не изучены. Слушатели по-разному ранжируют четыре внешне идентичных динамика, помещенных в четыре одинаковых корпуса. Было замечено, что если кто-то выбирает свои собственные компоненты, строит свой собственный корпус и убежден, что сделал мудрый выбор дизайна, то его собственный громкоговоритель звучит для него лучше, чем любой другой громкоговоритель.В этом случае частотная характеристика громкоговорителя, кажется, играет лишь незначительную роль в формировании мнения человека.

Многие, работающие в области дизайна громкоговорителей, считают, что это искусство и наука, потому что он включает в себя множество вариантов, которые отражают личные предпочтения, такие как максимальная громкость по сравнению с расширением низких частот, физический размер, характеристики направленности и т. Д. В этой главе мы обсудим только физику проблемы. Разработчики должны иметь возможность получить на основе этой информации любую разумную кривую частотной характеристики, которую они могут пожелать.Кроме того, им придется искать информацию в другом месте или решать для себя, какая форма кривой частотной характеристики доставит наибольшее удовольствие им и другим слушателям.

Обладая информацией из этой главы, энтузиаст высокого качества должен быть в состоянии вычислить, если он или она понимает теорию цепей переменного тока, кривую частотной характеристики для его или ее комбинации усилитель-громкоговоритель-перегородка. Графики дизайна представлены для упрощения расчетов, и три полных примера подробно проработаны.К сожалению, вычисления иногда утомительны, но короткого пути к ответу нет.

Примечания по микрофону с подвижной катушкой и громкоговорителю

Наиболее распространенными устройствами, используемыми для усиления звука во время различных собраний, таких как церемония созыва, ночь вручения кинопремии или живой концерт, являются микрофоны и громкоговорители, которые позволяют каждому четко слышать . Микрофон преобразует звуковую энергию в электрическую, а громкоговоритель преобразует электрическую энергию в звуковую.

Микрофон с подвижной катушкой

Микрофон с подвижной катушкой работает по принципу электромагнитной индукции, который был продемонстрирован Майклом Фарадеем в 1830-х годах. Он заявил, что всякий раз, когда магнит перемещается относительно катушки, в катушке возникает ток, который пропорционален движению магнита. Именно этот принцип электромагнитной индукции используется в работе микрофона с подвижной катушкой.

Микрофон с подвижной катушкой состоит из трех основных частей: диафрагмы, подвижной катушки и постоянного магнита.Диафрагма представляет собой тонкий кусок металла, пластика или алюминия, который вибрирует при ударах звуковых волн. Он прикреплен к движущейся катушке, которая вибрирует в ответ на приходящие звуковые волны. То есть катушка движется вперед и назад вокруг постоянного магнита. Это движение преобразуется в электрические сигналы, которые по проводам направляются к громкоговорителю.

Громкоговоритель

Громкоговоритель — это устройство, воспроизводящее звуки в различном аудиовизуальном оборудовании, таком как радио, телевидение и магнитофон.Он состоит из четырех основных частей, а именно постоянного магнита, звуковой катушки, бумажного диффузора и пары клемм для электрических сигналов, подключенных к усилителю.

В громкоговорителе используется катушка с проволокой, подвешенная в постоянном магнитном поле. Прежде всего, звуковые волны в виде электрических сигналов проходят от микрофона к усилителю. В усилителе эти электрические сигналы, соответствующие различным вариациям звуков, усиливаются. После этого сигналы принимаются парой электрических сигнальных клемм громкоговорителя с подвижной катушкой, которые подключены к звуковой катушке.Звуковая катушка размещается между полюсами постоянного магнита. При получении электрических сигналов звуковая катушка, помещенная в магнитное поле, вибрирует в соответствии с различной интенсивностью электрических сигналов.

К звуковой катушке также прикреплен бумажный диффузор или диафрагма. Таким образом, колебания, возникающие в звуковой катушке, вызывают дальнейшие колебания бумажного конуса, которые, в свою очередь, вызывают колебания в воздухе вокруг конуса. В результате исходный звук более громко воспроизводится динамиком с подвижной катушкой.

Сегодня микрофоны и громкоговорители постоянно развиваются. Теперь они стали более сложными и удобными для пользователя с заметной производительностью.

Звуковой преобразователь для обнаружения и генерации звуков

Звук — это обобщенное название «акустических волн». Эти акустические волны имеют частоты в диапазоне от 1 Гц до многих десятков тысяч герц с верхним пределом человеческого слуха около 20 кГц (20 000 Гц).

Звук, который мы слышим, в основном состоит из механических вибраций, производимых звуковым преобразователем Audio Sound Transducer , используемым для генерации акустических волн, и для того, чтобы звук был «услышан», требуется среда для передачи либо через воздух, жидкость, либо жидкость. или твердый.

Звуковой преобразователь

Кроме того, фактический звук не обязательно должен быть звуковой волной непрерывной частоты, такой как одиночный тон или музыкальная нота, но может быть акустической волной, созданной механической вибрацией, шумом или даже одиночным звуковым импульсом, таким как «хлопок». .

Звуковые преобразователи звука включают в себя входные датчики, которые преобразуют звук в электрический сигнал, например микрофон, и выходные исполнительные механизмы, которые преобразуют электрические сигналы обратно в звук, например, громкоговоритель.

Мы склонны думать, что звук существует только в диапазоне частот, воспринимаемых человеческим ухом, от 20 Гц до 20 кГц (типичная частотная характеристика громкоговорителя), но звук также может выходить далеко за пределы этих диапазонов.

Преобразователи звука

также могут обнаруживать и передавать звуковые волны и вибрации от очень низких частот, называемых инфразвук , до очень высоких частот, называемых ультразвуком . Но для того, чтобы преобразователь звука мог обнаруживать или воспроизводить «звук», нам сначала нужно понять, что такое звук.

Что такое звук?

Звук — это в основном форма волны энергии, которая создается некоторой формой механической вибрации, такой как камертон, и имеющая «частоту», определяемую источником звука, например, басовый барабан имеет низкочастотный звук, в то время как тарелка имеет более высокочастотный звук.

Форма звуковой волны имеет те же характеристики, что и электрическая волна: Длина волны (λ), Частота (ƒ) и Скорость (м / с).Как частота звука, так и форма волны определяются источником или вибрацией, которая изначально произвела звук, но скорость зависит от среды передачи (воздух, вода и т. Д.), Которая несет звуковую волну. Соотношение между длиной волны, скоростью и частотой показано ниже как:

Взаимосвязь звуковых волн

• Где:
• Длина волны — период времени одного полного цикла в секундах, (λ)
• Частота — это количество длин волн в секунду в Герцах, (ƒ)
• Velocity — скорость звука через среду передачи в м / с ^-1

Преобразователь микрофонного входа

Микрофон , также называемый «микрофоном», представляет собой преобразователь звука, который можно классифицировать как «датчик звука».Это связано с тем, что он создает электрический аналоговый выходной сигнал, который пропорционален «акустической» звуковой волне, действующей на его гибкую диафрагму. Этот сигнал представляет собой «электрическое изображение», представляющее характеристики акустической волны. Как правило, выходной сигнал микрофона представляет собой аналоговый сигнал в виде напряжения или тока, который пропорционален реальной звуковой волне.

Наиболее распространенные типы микрофонов, доступных в качестве преобразователей звука: Dynamic , Electret Condenser , Ribbon и более новые типы Piezo-electric Crystal .Типичные применения микрофонов в качестве преобразователя звука включают запись звука, воспроизведение, радиовещание, а также телефоны, телевидение, цифровую компьютерную запись и сканеры тела, где ультразвук используется в медицинских приложениях. Ниже показан пример простого «динамического» микрофона.

Динамический микрофонный преобразователь звука с подвижной катушкой

Конструкция динамического микрофона напоминает громкоговоритель, но наоборот. Это микрофон с подвижной катушкой, который использует электромагнитную индукцию для преобразования звуковых волн в электрический сигнал.Он имеет очень маленькую катушку из тонкой проволоки, подвешенную в магнитном поле постоянного магнита. Когда звуковая волна попадает на гибкую диафрагму, диафрагма перемещается вперед и назад в ответ на звуковое давление, действующее на нее, заставляя прикрепленную катушку с проволокой перемещаться в магнитном поле магнита.

Движение катушки в магнитном поле вызывает в катушке индуцированное напряжение, как это определено законом электромагнитной индукции Фарадея. Результирующий сигнал выходного напряжения от катушки пропорционален давлению звуковой волны, действующей на диафрагму, поэтому чем громче или сильнее звуковая волна, тем больше будет выходной сигнал, что делает этот тип конструкции микрофона чувствительной к давлению.

Поскольку катушка с проволокой обычно очень мала, диапазон движения катушки и присоединенной диафрагмы также очень мал, создавая очень линейный выходной сигнал, который на 90 ^o не совпадает по фазе со звуковым сигналом. Кроме того, поскольку катушка представляет собой катушку индуктивности с низким импедансом, сигнал выходного напряжения также очень низкий, поэтому требуется некоторая форма «предварительного усиления» сигнала.

Поскольку конструкция микрофона этого типа напоминает громкоговоритель, в качестве микрофона также можно использовать настоящий громкоговоритель.

Очевидно, что среднее качество громкоговорителя не будет таким хорошим, как у записывающего микрофона студийного типа, но частотная характеристика разумного громкоговорителя на самом деле лучше, чем у дешевого «халявного» микрофона. Также импеданс катушек типичного громкоговорителя отличается от 8 до 16 Ом. Распространенные приложения, в которых динамики обычно используются в качестве микрофонов, — это переговорные устройства и рации.

Преобразователь выхода громкоговорителя

Звук также может использоваться в качестве устройства вывода для создания предупреждающего шума или действовать как сигнал тревоги, а громкоговорители, зуммеры, рожки и звуковые оповещатели — это все типы преобразователей звука, которые могут использоваться для этой цели с наиболее часто используемым звуковым выходом. звуковой привод, являющийся «Громкоговорителем».

Преобразователь громкоговорителя

Громкоговорители — это преобразователи звука, которые классифицируются как «звуковые приводы» и являются полной противоположностью микрофонам. Их задача — преобразовывать сложные аналоговые электрические сигналы в звуковые волны, максимально приближенные к исходному входному сигналу.

Громкоговорители доступны во всех формах, размерах и частотных диапазонах, наиболее распространенными типами являются подвижные, электростатические, изодинамические и пьезоэлектрические. Громкоговорители с подвижной катушкой на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми динамиками в электронных схемах, наборах и игрушках, и поэтому именно этот тип преобразователя звука мы рассмотрим ниже.

Принцип работы громкоговорителя с подвижной катушкой полностью противоположен принципу «динамического микрофона», который мы рассмотрели выше. Катушка из тонкой проволоки, называемая «речевой или звуковой катушкой», подвешена в очень сильном магнитном поле и прикреплена к бумажному или майларовому конусу, называемому «диафрагмой», которая сама по краям подвешена к металлической раме. или шасси. Тогда, в отличие от микрофона, который является устройством ввода, чувствительным к давлению, этот тип преобразователя звука можно классифицировать как устройство вывода, генерирующее давление.

Громкоговоритель с подвижной катушкой

Когда аналоговый сигнал проходит через звуковую катушку динамика, создается электромагнитное поле, сила которого определяется током, протекающим через звуковую катушку, который, в свою очередь, определяется настройкой регулятора громкости привода усилитель или драйвер движущейся катушки. Электромагнитная сила, создаваемая этим полем, противодействует основному постоянному магнитному полю вокруг него и пытается толкать катушку в том или ином направлении, в зависимости от взаимодействия между северным и южным полюсами.

Поскольку звуковая катушка постоянно прикреплена к диффузору / диафрагме, она также движется в тандеме, и ее движение вызывает возмущение в воздухе вокруг нее, создавая звук или ноту. Если входной сигнал представляет собой непрерывную синусоидальную волну, то конус будет двигаться внутрь и наружу, действуя как поршень, толкающий и вытягивающий воздух по мере своего движения, и будет слышен непрерывный одиночный тон, представляющий частоту сигнала. Сила и, следовательно, скорость, с которой конус движется и толкает окружающий воздух, создает громкость звука.

Поскольку речевая или звуковая катушка представляет собой катушку с проволокой, она, как и индуктор, имеет значение импеданса. Это значение для большинства громкоговорителей составляет от 4 до 16 Ом и называется значением «номинального импеданса» громкоговорителя, измеренным при 0 Гц или постоянном токе.

Помните, что важно всегда согласовывать выходное сопротивление усилителя с номинальным сопротивлением динамика для получения максимальной передачи мощности между усилителем и динамиком. Большинство комбинаций усилитель-громкоговоритель имеют рейтинг эффективности от 1 до 2%.

Хотя некоторые оспаривают, выбор хорошего кабеля динамика также является важным фактором эффективности динамика, поскольку характеристики внутренней емкости и магнитного потока кабеля меняются в зависимости от частоты сигнала, вызывая как частотные, так и фазовые искажения. Это имеет эффект ослабления сигнала. Кроме того, с усилителями высокой мощности через эти кабели протекают большие токи, поэтому небольшие тонкие кабели типа звонка могут перегреваться во время длительных периодов использования, что опять же снижает эффективность.

Человеческое ухо обычно может слышать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, а частотная характеристика современных громкоговорителей, называемых громкоговорителями общего назначения, адаптирована для работы в этом частотном диапазоне, а также наушников, наушников и других типов имеющихся в продаже гарнитур, используемых в качестве преобразователей звука. .

Однако для высокопроизводительных аудиосистем типа High Fidelity (Hi-Fi) частотная характеристика звука разделяется на различные более мелкие подчастоты, тем самым улучшая как эффективность громкоговорителей, так и общее качество звука следующим образом:

Обобщенные диапазоны частот

Описательная единица	Диапазон частот
Сабвуфер	от 10 Гц до 100 Гц
Бас	от 20 Гц до 3 кГц
Средний	от 1 кГц до 10 кГц
Твитер	от 3 кГц до 30 кГц

В корпусах с несколькими динамиками, которые имеют отдельные НЧ-динамик, ВЧ и среднечастотные динамики, размещенные вместе в одном корпусе, используется пассивная или активная «кроссоверная» сеть для обеспечения точного разделения и воспроизведения аудиосигнала всеми. различные суб-динамики.

Эта кроссоверная сеть состоит из резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов, пассивных фильтров типа RLC или активных фильтров на операционных усилителях, чья точка кроссовера или частоты среза точно настроена в соответствии с характеристиками отдельных громкоговорителей и примером многоколоночного «Hi» -fi »приведен ниже.

Дизайн с несколькими динамиками (Hi-Fi)

В этом руководстве мы рассмотрели различные преобразователи звука , которые можно использовать как для обнаружения, так и для генерации звуковых волн.Микрофоны и громкоговорители являются наиболее широко доступными преобразователями звука, но существует множество других типов преобразователей звука, в которых используются пьезоэлектрические устройства для обнаружения очень высоких частот, гидрофоны, предназначенные для использования под водой для обнаружения подводных звуков, и преобразователи гидролокаторов, которые передают и принимают звук. волны для обнаружения подводных лодок и кораблей.

ГЛАВА 3: ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ — скачать ppt

Презентация на тему: «ГЛАВА 3: ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ» — стенограмма презентации:

ins [data-ad-slot = «4502451947»] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = «4502451947»]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>

1 ГЛАВА 3: ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ

2 Введение: Громкоговоритель — еще одно очень важное устройство, присутствующее в любой аудио- и видеосистеме, такой как системы громкой связи, радио, телевизоры и т. Д.Это преобразует электрический сигнал в акустический сигнал, который является исходным сигналом и требуемым сигналом после необходимого усиления и обработки сигнала.

3 3.1 Характеристики громкоговорителей:
громкоговоритель — это преобразователь, который преобразует электрические сигналы звуковой частоты в звуковые волны той же частоты. Рабочие характеристики громкоговорителя определяются следующими характеристиками:

4 Эффективность: определяется как отношение выходной звуковой мощности к входной звуковой мощности (электрическая мощность).2. Шум: нежелательный звук, не содержащийся во входном сигнале, но присутствующий на выходе громкоговорителя, называется шумом. Механические части могут вибрировать на некоторой резонансной частоте, вызывая шум. Что более важно, так это отношение сигнал / шум (S / N), которое определяется как отношение «выходного сигнала» к «выходному шуму в отсутствие сигнала».

5 3. Частотная характеристика: показывает реакцию громкоговорителя для слышимого диапазона частот звука.В идеале характеристика громкоговорителя должна быть ровной в пределах + 1 дБ для диапазона частот от 16 Гц до 20 кГц. Однако из-за массы диафрагменного узла высокие частоты ослабляются.

6 4. Искажение: 5. Направленность:
Любое изменение частоты, фазы и амплитуды выходного звука по сравнению с входным звуковым сигналом называется искажением. 5. Направленность: отношение реальной интенсивности звука в точке в направлении максимальной интенсивности к интенсивности звука, которая была бы там, если бы громкоговоритель был всенаправленным.

7 6. Импеданс: это входное сопротивление громкоговорителя выражается в омах и является важным параметром, поскольку необходимо его согласование с импедансом усилителя источника. 7. Допустимая мощность: громкоговоритель может выдерживать некоторую максимальную мощность (указанную в ваттах), на которую он рассчитан. Мощность больше максимальной приведет к повреждению динамика.

8 3.2 Громкоговоритель конического типа с подвижной катушкой:
Принцип: Громкоговоритель с подвижной катушкой работает по принципу взаимодействия между магнитным полем и током так же, как работает двигатель переменного тока. Катушка, называемая звуковой катушкой, находится в однородном магнитном поле. Когда звуковой ток проходит через звуковую катушку, возникает взаимодействие между магнитным полем и катушкой, в результате чего на подвижную катушку действует сила.

9 Эта сила пропорциональна звуковому току и, следовательно, вызывает вибрационное движение (действие двигателя) в катушке, которое заставляет коническую бумажную диафрагму вибрировать и создавать колебания давления в воздухе, что приводит к возникновению звуковых волн.Сила в Ньютонах на катушке из-за взаимодействия между током, протекающим через катушку, и магнитным полем определяется как, F = B li SIN α, где f = сила в ньютонах B = плотность потока в Вт / м2 (или тесла) L = длина длины провода катушки в метрах I = ток в амперах Α = угол между катушкой и полем, Обычно α = 900, и, следовательно, f = Bli

10

11

12 Конструкция: Конструкция громкоговорителя с подвижной катушкой конического типа показана на рис.3.1 Громкоговоритель с подвижной катушкой состоит из звуковой катушки, намотанной на картонный или волоконный цилиндр. Звуковой ток на него подается через два вывода. Катушка помещена в магнитное поле. Магнит представляет собой постоянный магнит горшкового типа, который имеет центральный полюс (южный полюс) и периферийный полюс (северный полюс).

13 Магнит изготовлен из высококачественного магнитного материала, такого как AlNiCo (состав AlNiCo: алюминий 10%, никель 18%, кобальт 12%, медь 6% и железо 54%), который очень хорошо сохраняет магнетизм.Из-за использования постоянного магнита его также называют «динамиком с постоянным магнитом». Катушка прикреплена к конической диафрагме из бумаги. Это называется «бумажная шишка». Пружины крестовины используются для поддержки всей диафрагмы, а также обеспечивают необходимую жесткость для ограничения движения. Пауки также удерживают катушку в центре, чтобы движение было вертикальным и линейным.

14 Отведения звуковой катушки приклеиваются к поверхности конуса.
Оттуда они подаются к клеммам, установленным на металлической раме или корзине. Функционирование: когда звуковой ток протекает через голос, помещенный в магнитное поле, сила, равная Ньютонам, действует на катушку и перемещает ее взад и вперед. Бумажный конус, прикрепленный к змеевику, также перемещается и вызывает циклы сжатия и разрежения в воздухе. Таким образом, звуковой ток в конечном итоге преобразуется в звуковые волны.

15

16 Эквивалентная схема диффузорного динамика показана на рис.3.2.
Rs — сопротивление звуковой катушки по постоянному току, Ls — ее индуктивность. Cm и Lm представляют собой механическую емкость (податливость) и механическую индуктивность (массу) подвижного элемента (катушки и конуса в сборе). Cm велико, и, следовательно, его реактивное сопротивление незначительно. Сопротивление воздуха изменениям его давления отражается в электрической цепи как эквивалентное сопротивление нагрузки.

17 Поскольку значение реактивного сопротивления Cm (Xc) незначительно, Ls и Lm играют важную роль в определении частотной характеристики громкоговорителя.На низких звуковых частотах индуктивное реактивное сопротивление Lm невелико и равно Rl, что снижает выходную мощность. На высоких частотах индуктивное сопротивление Ls велико, что, будучи включенным последовательно, ослабляет высокие частоты. Типичная частотная характеристика показана на рис. 3.3.

18

19 Почему динамик конического типа известен как динамик с прямым излучением?
Вся бумага в громкоговорителе конического типа действует как диафрагма и вызывает колебания давления непосредственно в зоне слушателей.Отсюда его название «громкоговоритель с прямым излучением».

20 Характеристики конического динамика:
КПД: КПД диффузора довольно низок, всего от 5 до 10 процентов. Низкий КПД связан с тем, что он действует как прямой излучатель, и поэтому существует полное несоответствие между низкой акустической нагрузкой, создаваемой большим объемом воздуха, и высокой механической нагрузкой, создаваемой звуковой катушкой и узлом диффузора.Отношение сигнал / шум: 30 дБ или лучше.

21 год Частотная характеристика: ограничена только средними частотами. Частотная характеристика снижается на низких и высоких звуковых частотах для типичного громкоговорителя. Однако можно спроектировать массивный громкоговоритель (называемый вуфером) для низких частот и громкоговоритель небольшого размера (называемый твитером) для высоких частот. Частотная характеристика типичного динамика составляет от 200 Гц до 5000 Гц.Низкочастотные низкочастотные динамики с перегородками дадут частотную характеристику до 40 Гц. Высокочастотные твитеры расширяют частотную характеристику до 10 кГц или даже выше.

22 Искажение: нелинейные искажения из-за неоднородности плотности магнитного потока вызывают серьезные искажения примерно до 10%. Направленность: в основном громкоговоритель всенаправленный. Но перегородки и кожухи изменяют направленность так, чтобы большая часть мощности приходилась на фронт.

23 Импеданс: эффективное сопротивление с учетом механических и акустических нагрузок варьируется от 2 до 32 Ом. общие импедансы коммерческих динамиков составляют 4,8 или 16 Ом. (Сопротивление от 200 до 300 Ом достигается в диффузоре электродинамического типа). Допустимая мощность: диапазон мощности динамиков составляет от нескольких милливатт (для динамика 2 см) до примерно 25 Вт для динамиков большого размера.(Электродинамические колонки выдерживают входную мощность в несколько сотен ватт).

24 3.3 Электродинамический громкоговоритель:
Для создания очень сильного магнитного поля для громкоговорителей высокой мощности вместо постоянного магнита используется электромагнит. Принцип работы электродинамического динамика такой же, как и у динамиков с постоянным магнитом. Его конструкция показана на рис. 3.4. Громкоговорители мощностью от 25 до нескольких сотен ватт электродинамического типа.Сильное и устойчивое магнитное поле создается большой катушкой возбуждения, намотанной вокруг сердечника.

25

26

27 Устанавливается в кольцевой зазор.
Особая форма сердечника позволяет магнитному потоку оставаться сосредоточенным в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками.Звуковая катушка намотана на волокно или алюминий (для облегчения). Он помещается в кольцевой зазор. Звуковой сигнал с выходного трансформатора усилителя подается на звуковую катушку. Этот сигнал вызывает изменяющееся магнитное поле.

28 год Результирующее взаимодействие между двумя магнитными полями (одно из-за электромагнита, а другое из-за звукового тока в звуковой катушке) вызывает механические колебания (моторное действие) в узле катушки, которые соответствуют звуковым сигналам.Вибрации катушки передаются на прикрепленный конус, который создает звуковые волны в воздухе в зоне слушателя и, следовательно, напрямую излучает звуковую энергию.

29 Преимущества и недостатки электродинамического динамика:
Можно получить более высокую мощность. Амплитудно-частотная характеристика лучше. Недостатки: требуется источник питания для катушки возбуждения. Более тяжелый. Дороже.

30 3.4 Громкоговоритель рупорного типа:
Принцип: в громкоговорителе рупорного типа используется движущаяся катушка, помещенная в магнитное поле (аналогично типу бумажного конуса), но вместо излучения акустической мощности непосредственно в открытом пространстве в зоне для слушателей сначала подается мощность. в воздух, удерживаемый в неподвижном, не вибрирующем, прокрученном или расширяющемся (постепенно расширяющемся) рупоре, а оттуда в воздух в зоне слушателей. Таким образом, он излучает звуковую мощность в воздух в пространстве не напрямую от диафрагмы, а косвенно через рупор.

31 год По этой причине рупорный громкоговоритель называется «громкоговоритель непрямого излучения».
Рупор действует как диагностический трансформатор. Это позволяет лучше согласовать импеданс между низким импедансом свободного воздуха и высоким импедансом вибрирующей звуковой катушки. Это приводит к повышению эффективности. КПД рупорного динамика составляет 30-50% по сравнению с 5% -ным КПД динамика конического типа.Но воспроизводимый звук неестественный. Конструкция: Рупор представляет собой ограждение с ловушкой, диаметр которого увеличивается от небольшого значения на одном конце (называемого «горло») до большого значения на другом конце (называемом «устьем»).

32

33

34 Между горловиной и диафрагмой находится воздушная камера.
Блок драйвера аналогичен типу с прямым излучением, за исключением того, что бумажный конус отсутствует. Базовый рупорный динамик (называемый экспоненциальным рупором) показан на рис. 3.5.

35 год 3.6 Перегородки и кожухи:
Жесткий плоский материал, используемый для удлинения краев диффузора громкоговорителя, называется «перегородкой». Это показано на рис. 3.9. Термин перегородка обычно используется для обозначения плоской поверхности. Перегородка увеличивает эффективную длину пути передачи звука между передней и задней частью радиатора.

36

37 Необходимость перегородки: воздух находится с обеих сторон конуса, как спереди, так и сзади. Следовательно, конус излучает звук с обеих сторон. Однако, когда конус движется вперед, происходит сжатие воздуха спереди и разрежение сзади. Когда конус движется назад, происходит сжатие сзади и разрежение спереди.Таким образом, звуковые волны, производимые в заднем воздухе, имеют противофазу (то есть разность фаз составляет 1800 относительно звуковых волн, создаваемых спереди).

38 Звуковые волны от задней части рассеиваются по сторонам и встречаются со звуковыми волнами спереди.
Если разность хода мала по сравнению с λ / 2, две волны почти компенсируют друг друга, вызывая резкое снижение отклика динамика.Когда частота излучаемых волн мала, длина волны λ велика, и, следовательно, разница в пути между задней и передней сторонами довольно мала с точки зрения λ. Это позволит низкочастотным волнам приходить от тыла к фронту почти на 1800 сдвинутых по фазе, существенно уменьшая излучаемую энергию.

39 Перегородки изготовлены из хорошего звукоизоляционного материала.
Чтобы уберечь низкие частоты от затухания, необходимо увеличить разность хода, используя физический барьер — перегородку.На высоких звуковых частотах перегородка не нужна, потому что сжатие и разрежение очень близко расположены и происходят в быстрой последовательности, и, следовательно, нет общего подавления. Перегородки изготовлены из хорошего звукоизоляционного материала.

40 Тип перегородок: Существует четыре типа перегородок: Конечная перегородка. Бесконечная перегородка. Вложение. Диффузор фазоинвертора. 1. Конечная перегородка: деревянные шкафы как в радиоприемнике или T.V. Ресивер действует как «конечная перегородка». Такие перегородки конечного размера не очень эффективны и вызывают некоторую потерю сигналов низкой звуковой частоты.

41 год

42 2. Бесконечная перегородка: идеальная бесконечная перегородка — это перегородка с бесконечным поперечным размером. Такая перегородка будет невозможна. Однако, если размеры перегородки настолько велики, что частота, на которой длина пути составляет λ / 2, намного ниже самой низкой частоты, которая должна использоваться, такую ​​перегородку можно назвать «бесконечной перегородкой».Например, если динамик закреплен в отверстии в стене, он будет действовать как естественный барьер для заднего звука, идущего перед динамиком. Стена будет действовать как «бесконечная перегородка».

43 год

44 год

45 Кожухи: когда громкоговоритель установлен в закрытом корпусе с отверстием спереди (чтобы конус мог передавать свои колебания в воздух впереди), корпус служит для создания бесконечной перегородки, поскольку волны с задней стороны диффузора не сможет выйти на лицевую сторону.Такой закрытый ящик называется корпусом и показан на рис. Лучшим материалом для корпусов является фанера толщиной около 18 мм. Доска. Коробка должна быть герметичной.

46

47

48

49 Корпус фазоинвертора:
В этой системе излучение с тыльной стороны диффузора используется для усиления переднего излучения, а не для его ослабления.Эта конструкция показана на рис. Здесь порт или прорезь сконструированы таким образом, чтобы пропускать поток воздуха от задней части к передней с дополнительной разностью хода λ / 2 (или разностью фаз 1800). Таким образом, разность фаз между обратной волной, исходящей из порта, и передней волной, вызванной непосредственно конусом, составляет = 3600 (эквивалентно нулю), и, следовательно, две волны усиливают друг друга.

50

51

52

53 3.7 Многополосная акустическая система (вуферы и твитеры):
Один громкоговоритель не может иметь плоскую характеристику для всего диапазона звуковых частот от 16 Гц Гц, и даже для практического диапазона Hi-Fi от 40 Гц до Гц. Низкие частоты ослабляются тыловыми звуковыми волнами обратной фазы в открытом динамике. В закрытом корпусе (корпусе) податливость (емкостной эффект) захваченного воздуха идет последовательно с податливостью конической системы и, следовательно, увеличивает резонансную частоту громкоговорителя.Потери на высоких частотах связаны с массой (или индукционным эффектом) диафрагмы (включая конус).

54 Таким образом, один динамик не может воспроизводить одновременно хорошие твердые басы и гладкие четкие высокие частоты.
Лучшие из них могут воспроизводить только приемлемые низкие и высокие частоты, которые не удовлетворяют требованиям Hi-Fi. Чтобы решить эту проблему, спектр звуковых частот делится как минимум на 2, а предпочтительно на 3 части.Для каждой части предназначены отдельные динамики, поэтому каждый динамик должен охватывать только небольшой диапазон частот. Громкоговорители, которые покрывают низкие частоты от 16 Гц до 1000 Гц, называются «вуферами».

55 Громкоговорители, которые покрывают более высокие звуковые частоты, называются «твитерами».
Часто третий динамик, называемый «squawker», используется для диапазона средних частот от Гц, и в этом случае низкочастотный динамик работает до 500 Гц, а высокочастотный динамик — от 5000 Гц.

56 3.8 Перекрестные сети: когда многополосная акустическая система используется для получения плоской частотной характеристики для всего диапазона звуковых частот, важно иметь перекрестную сеть для разделения входящего сигнала на отдельные частотные диапазоны для каждого динамика. . В отсутствие перекрестных сетей динамики будут перегреваться, и выходной сигнал будет искажаться, когда на них будет подаваться полная мощность на частотах за пределами их диапазона.Избыточная эффективность будет значительно снижена при отсутствии перекрестных сетей.

57 год Базовая перекрестная сеть показана на рис. 3.19.
В перекрестных сетях используется тот факт, что емкостное реактивное сопротивление уменьшается с увеличением частоты [xc = 1 / (2∏fc)], а индуктивное реактивное сопротивление увеличивается с увеличением частоты (xl = 2∏fl). Базовая кроссоверная сеть показана на рис. Схема состоит из LC-фильтра нижних частот, подключенного к низкочастотному динамику, и LC-фильтра верхних частот, подключенного к высокочастотному динамику.Фильтр нижних частот пропускает только низкие звуковые частоты (от 16 Гц до 1000 Гц) на низкочастотный динамик.

58

59

60 Последовательное реактивное сопротивление L и шунтирующее реактивное сопротивление C для высоких звуковых частот предотвращает попадание этих частот в низкочастотный динамик.Фильтр высоких частот, состоящий из последовательно соединенных C и шунта L, позволяет высоким звуковым частотам проходить на твитер и блокировать низкие частоты. Кривая отклика типичной кроссоверной сети (рис. 3.19) показана на рис. Она дает ослабление 12 дБ на октаву.

61

62 Уравнения, приведенные ниже, дают значения L и C,
L = RL √ 2/2 ∏ fc C = 1/2 ∏ fc RL √ 2 Где RL — импеданс громкоговорителя в омах, а fc — частота кроссовера. в Гц L — индуктивность, а C — емкость LC-контуров.

63

64

65 Коммерческий трехходовой делитель показан на рис. 3.21.
В этой схеме конденсатор Ct емкостью 1 мкФ, включенный последовательно с твитером, предотвращает попадание низких и средних частот на твитер.Точно так же индуктивность Lw, равная 5 мГн, последовательно с низкочастотным динамиком предотвращает попадание высоких частот на низкочастотный динамик. Индуктивности Ls-1 и Ls-2, равные 0,5 мГц и 5 мГц, соответственно, позволяют использовать только средние частоты и не позволяют слишком низким и слишком высоким частотам достигать звукового сигнала. Типичная кривая делителя для трехканальной схемы, показанной на рис., Показана на рис. Одноэлементная фильтрация дает ослабление 6 дБ на октаву, а двойные элементы — 12 дБ на октаву.

66

67 Соображения при проектировании перекрестных сетей:
Перекрестная частота для цепи высокочастотного динамика — это точка пересечения выходной кривой низкочастотного динамика с выходной кривой высокочастотного динамика.Обычно это 1000 Гц. Следовательно, низкочастотный динамик дает выходной сигнал между Гц, а высокочастотный динамик — от Гц для системы с двумя динамиками. Затухание за пределами частоты среза низкочастотного динамика и перед частотой среза высокочастотного динамика предпочтительно должно составлять 12 дБ на октаву, хотя для экономичных моделей приемлемо 6 дБ на октаву.

68 Для трехполосной акустической системы диапазон частот до точки кроссовера приведен ниже:
Низкочастотный динамик: от 16 Гц до 500 Гц.Звуковой сигнал: от 500 Гц до 5000 Гц Высокочастотный динамик: от 5000 Гц до Гц В то время как для двухполосной акустической системы он выглядит следующим образом: Низкочастотный динамик: от 16 Гц до 1000 Гц. Твитер: от 1000 Гц до Гц. Катушки индуктивности и емкости должны быть рассчитаны правильно. Электролитические конденсаторы использовать нельзя, так как отсутствует поляризационный постоянный ток.

69

70 3.9 Последствия несоответствия между выходом усилителя и импедансом громкоговорителя
Теорема о максимальной передаче мощности показывает, что мощность, передаваемая от источника к нагрузке, будет максимальной, когда внутреннее сопротивление источника равно импедансу нагрузки. Когда есть несоответствие, первым следствием является то, что мощность, развиваемая в нагрузке, снижается. Согласование импеданса источника с импедансом нагрузки осуществляется с помощью согласующего трансформатора.

71 Соотношение между отношением витков вторичной обмотки (N2) к виткам первичной обмотки (N1) и отношением импеданса вторичной цепи (Z2) к импедансу первичной цепи (Z1) определяется следующим образом: N2 / N1 = (Z2 / Z1) ½

Типы громкоговорителей и принцип их работы

Выдержки и адаптированы из The Complete Guide to High-End Audio , пятое издание.Авторские права © 1994–2020 Роберт Харли. Для заказа звоните (800) 841-4741. hifibooks.com

Многие механизмы, заставляющие воздух двигаться в в ответ на электрический сигнал, были опробованы на протяжении многих лет. Три метода создания звука работают достаточно хорошо — и достаточно практичны — для использования в коммерчески доступных продуктах. Это динамический драйвер, ленточный преобразователь и электростатическая панель. Громкоговоритель, использующий динамические драйверы, часто называют корпусным громкоговорителем, потому что драйверы установлены в корпусе или шкафу коробчатого типа.Ленточные и электростатические громкоговорители называются плоскими громкоговорителями, потому что они обычно устанавливаются на плоских открытых панелях.

Динамический драйвер
Самая популярная технология громкоговорителей — это, без сомнения, динамический драйвер. Громкоговорители с динамическими драйверами можно отличить по знакомым диффузорам и куполам. Популярность динамического драйвера объясняется его многочисленными преимуществами: широким динамическим диапазоном, высокой мощностью, высокой чувствительностью, относительно простой конструкцией и прочностью.Динамические драйверы также называются преобразователями с точечным источником, потому что звук воспроизводится из точки в пространстве.

В динамических акустических системах используется комбинация динамических драйверов разного размера. Низкие частоты воспроизводятся диффузором сабвуфера. Высокие частоты генерируются твитером, обычно использующим небольшой металлический или тканевый купол. Некоторые громкоговорители используют третий динамический драйвер, среднечастотный, для воспроизведения частот в середине звукового диапазона.

Несмотря на очень разную конструкцию этих драйверов, все они работают по одному и тому же принципу (рис.1). Во-первых, упрощенное объяснение: электрический ток от усилителя мощности протекает через звуковую катушку драйвера. Этот ток создает магнитное поле вокруг звуковой катушки, которое расширяется и сжимается с той же частотой, что и звуковой сигнал. Звуковая катушка подвешена в постоянном магнитном поле, создаваемом магнитами в драйвере. Это постоянное магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через звуковую катушку, попеременно толкая и толкая звуковую катушку вперед и назад.Поскольку звуковая катушка прикреплена к диффузору динамика, это магнитное взаимодействие тянет диффузор вперед и назад, производя звук.

На более техническом уровне звуковая катушка представляет собой отрезок провода, намотанный вокруг тонкого цилиндра, который называется формирователем звуковой катушки. Первый крепится к диафрагме (конусу или куполу). Электрический ток от усилителя протекает через звуковую катушку, которая установлена ​​в постоянном магнитном поле, магнитные линии которого пересекают зазор между двумя постоянными магнитами.Согласно «правилу правой руки» физики, круговой поток тока через обмотки звуковой катушки создает магнитные силы, направленные вдоль оси звуковой катушки. Взаимодействие между колеблющимся полем звуковой катушки и фиксированным магнитным полем в зазоре создает осевые силы, которые перемещают звуковую катушку вперед и назад, неся с собой диафрагму. Чем быстрее чередуется звуковой сигнал, тем быстрее движется диафрагма и тем выше частота воспроизводимого звука. По понятным причинам динамические драйверы также называются драйверами с подвижной катушкой.

Другие элементы динамического драйвера включают в себя паук, который удерживает звуковую катушку на месте, когда она движется вперед и назад. Корзина представляет собой конструкцию из литого или штампованного металла, удерживающую вместе весь узел. (Литые корзины обычно используются в высококачественных громкоговорителях, штампованные корзины — в бюджетных моделях.) Кольцо из эластичного резинового материала, называемое окантовкой, прикрепляет конус к ободу корзины. Обрамление позволяет конусу двигаться вперед и назад, оставаясь прикрепленным к корзине.Максимальное расстояние, на которое конус перемещается вперед и назад, называется его экскурсией.

Обычные материалы для конусов включают бумагу, бумагу, пропитанную агентом жесткости, форму пластика, такую ​​как полипропилен, металл (например, титан), или экзотические материалы, такие как углеродное волокно, кевлар (материал, используемый в пуленепробиваемых жилетах), и запатентованные композиты. Дизайнеры используют эти материалы, а иногда и сэндвич из разных материалов, чтобы предотвратить форму искажения, называемую разрывом. Разрушение происходит, когда материал конуса изгибается, а не движется как идеальный поршень.Поскольку диффузор приводится в движение на небольшой внутренней части (площадь размером со звуковую катушку), диффузор имеет тенденцию изгибаться, что приводит к нелинейным искажениям. Жесткие материалы конуса помогают предотвратить поломку. Хотя все динамические драйверы демонстрируют разрыв на определенной частоте, компетентный разработчик громкоговорителей следит за тем, чтобы драйвер никогда не управлялся частотами, которые могли бы вызвать разрыв. Например, если низкочастотный динамик имеет свой первый режим разрыва на частоте 4 кГц, разработчик, вероятно, будет использовать драйвер только до примерно 2 кГц, далеко от частоты разрыва.

Конус должен быть как легким, так и жестким. Более легкий конус имеет меньшую инерцию, что позволяет ему быстрее реагировать на переходные сигналы и быстрее останавливаться после прекращения сигнала возбуждения. Представьте себе удар бас-барабана. Большой и тяжелый диффузор может не двигаться достаточно быстро, чтобы воспроизвести атаку звука, уменьшая динамическое воздействие барабана. Точно так же, как только удар барабана закончится, масса тяжелого конуса захочет продолжить движение. Поэтому проектировщики громкоговорителей ищут материалы диффузоров, которые сочетают высокую жесткость с малой массой.Многие достижения в дизайне громкоговорителей за последние 15 лет стали результатом исследования материалов, в результате которого были получены более легкие, но более жесткие диафрагмы.

Твитеры работают по тому же принципу, но обычно используют купол диаметром 1 дюйм вместо диффузора. Обычные материалы купола включают пластик, тканые волокна, покрытые резиновым материалом, титан, алюминий и алюминиевые сплавы, а также алюминий с золотым покрытием. В последнее время появилась тенденция делать диафрагмы твитера из таких материалов, как бериллий и даже алмаз.Эти материалы, которые раньше использовались только в дорогих флагманских моделях компании, теперь используются в менее дорогих продуктах. В отличие от диффузоров, которые приводятся в движение на вершине конуса, диафрагмы купола приводятся в движение по внешнему периметру купола. В некоторых купольных твитерах используется ферромагнитная жидкость, жидкий охлаждающий агент, для отвода тепла от небольшой звуковой катушки твитера. Первый режим развала хорошо спроектированных современных купольных твитеров — выше 25 кГц, что далеко за пределами слышимого диапазона.

Среднечастотные драйверы — это уменьшенные версии конического вуфера.Некоторые, однако, используют купольные диафрагмы вместо конусов.

Dynamic Compression
Когда динамический драйвер играет громко, он должен отводить огромное количество тепла от своей звуковой катушки. Когда звуковая катушка нагревается, ее электрическое сопротивление увеличивается, уменьшая количество тока, протекающего через звуковую катушку. Поскольку именно ток, протекающий через звуковую катушку, заставляет конус двигаться вперед и назад, повышенное сопротивление звуковой катушки снижает количество звука, производимого драйвером.Другими словами, вы можете продолжать увеличивать громкость, но динамик достигает точки, когда громче не будет.

Это явление, называемое динамической компрессией, очевидно, изменяет музыкальную динамику. В частности, громкие музыкальные пики воспроизводятся не так громко, как должны. Электроакустический механизм изменяет динамическую маркировку партитуры; fff может быть воспроизведен, например, как ff.

Хотя такое искажение динамики музыки является отклонением от точности, динамическое сжатие приводит к худшей форме искажения.Несколько драйверов в трехполосном динамическом громкоговорителе будут иметь разные уровни, на которых они начинают сжиматься. Если высокочастотный динамик демонстрирует динамическую компрессию на более низкой громкости, чем среднечастотный и низкочастотный динамик, звук будет немного тусклее на музыкальных пиках. И наоборот, если низкочастотный и среднечастотный динамики сжимаются на более низком уровне, чем высокочастотный динамик, звук будет становиться ярче по мере того, как он становится громче. По сути, тональный баланс динамика изменяется в зависимости от динамики музыки. Возможно, вы не услышите это явление напрямую как изменение тонального баланса, но эта форма искажения создает впечатление напряжения на музыкальных пиках, которое может на мгновение отвлечь наше внимание от музыки.Это просто еще один сигнал для мозга, что мы не слышим живую музыку.

Разработчики громкоговорителей борются с динамической компрессией, создавая драйверы с увеличенными звуковыми катушками, физическими структурами, которые естественным образом охлаждают звуковую катушку, а также с помощью инновационной формы проводов звуковой катушки и методов намотки.

Есть связанный механизм, с помощью которого драйверы могут искажать музыку. Когда драйвер издает громкий звук, концы его звуковой катушки могут на мгновение покинуть магнитное поле, в котором находится катушка.Это лишает водителя возможности точно двигаться вперед и назад в ответ на управляющий сигнал, снова изменяя динамику музыки и создавая искажения. Эта проблема решается путем разработки драйверов с очень короткой звуковой катушкой и очень длинным магнитным зазором. Хотя короткая звуковая катушка более восприимчива к динамическому сжатию, она не вносит эту форму нелинейных искажений. Разработчики громкоговорителей должны уравновесить эти компромиссы.

Наконец, динамический драйвер может «опуститься до дна», услышать как хлопок или треск из низкочастотного динамика.Хлопающий звук вызван тем, что формирователь звуковой катушки (катушка, вокруг которой намотана звуковая катушка) ударяется о заднюю часть магнитной конструкции. Если вы когда-нибудь услышите этот звук, немедленно уменьшите громкость.

Проблемы с динамическими драйверами
Из всех компонентов вашей системы, громкоговоритель, скорее всего, вызовет неисправность. Самая частая проблема — перегоревший драйвер, обычно твитер, он просто перестает работать. Твитеры часто выходят из строя из-за слишком большого тока, протекающего через их звуковые катушки.Твитер не может достаточно быстро рассеивать возникающее тепло, и его звуковая катушка сгорает.

Другой частой причиной выхода из строя динамика является жужжащий звук, производимый незакрепленной звуковой катушкой. Слишком большой ток через звуковую катушку расплавляет клей, удерживающий катушку с первой. Это ослабляет витки проволоки, которые затем трутся о магнит, вызывая жужжащий звук.

Крепежные болты динамика со временем могут ослабнуть и ухудшить характеристики громкоговорителя из-за вибрации всего динамика, а не только его диафрагмы.Время от времени осторожно затягивая эти болты, особенно если громкоговоритель новый, можно улучшить его звучание. Будьте осторожны, чтобы не перетянуть и не сорвать болты.

Электромагнитный динамический драйвер
Динамический драйвер, который я описал, в конечном итоге противоречит законам физики. В частности, напряженность магнитного поля, создаваемого фиксированными магнитами, ограничена, что, в свою очередь, накладывает ограничения на вес диффузора, насколько низкую частоту будет играть драйвер и насколько чувствителен драйвер.Частота тяжелого диффузора становится ниже (при прочих равных), но для его возбуждения требуется большая напряженность магнитного поля, окружающего звуковую катушку. Эти ограничения особенно актуальны для больших вуферов.

Решением этой физической проблемы является электромагнитный драйвер (также называемый драйвером катушки возбуждения), в котором фиксированные магниты драйвера заменены большой катушкой, которая функционирует как электромагнит. Катушка приводится в действие постоянным током от внешнего источника питания, который подключается к розетке переменного тока.Этот ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле, против которого генерируемое звуковой катушкой магнитное поле толкает и притягивает. Электромагнит создает напряженность магнитного поля в зазоре (область, в которой находится звуковая катушка) почти вдвое больше, чем у низкочастотного динамика с обычным приводом. Следовательно, электромагнитный вуфер может быть тяжелее (что дает ему более низкую резонансную частоту), но в то же время более эффективным. Более того, выход низких частот низкочастотного динамика можно регулировать, изменяя ток через электромагнитную катушку.Это достигается за счет управления внешним источником питания, который пропускает ток через электромагнитную катушку. Таким образом, можно отрегулировать низкочастотный выход электромагнитного низкочастотного динамика, чтобы лучше интегрировать систему в различные комнаты для прослушивания.

Примером электромагнитного динамика является низкочастотный динамик в громкоговорителе Focal Grande Utopia EM. Низкочастотный динамик системы имеет очень высокую чувствительность (97 дБ для 1 Вт), но очень низкий резонанс (24 Гц). Другими словами, низкочастотный динамик выдает много очень низких басов при очень небольшой входной мощности.Цена такой производительности — необходимость в подвесном двигателе, который нужно подключать к розетке переменного тока, а также чистый вес низкочастотного динамика. 16-дюймовый низкочастотный динамик EM весит 63 фунта, 48 из которых — электромагнитная катушка.

Планарно-магнитный преобразователь
Следующей популярной технологией драйвера является планарно-магнитный преобразователь , также известный как драйвер ленты. Хотя термины «лента» и «планарно-магнитный» часто используются как синонимы, настоящий ленточный драйвер на самом деле является подклассом планарно-магнитного драйвера.Давайте сначала посмотрим на настоящую ленту.

Вместо использования конуса, прикрепленного к звуковой катушке, подвешенной в магнитном поле, ленточный драйвер использует полосу материала (обычно алюминия) в качестве диафрагмы, подвешенной между полюсами север-юг двух магнитов (см. Рис. 2). Лента часто складывается для дополнительной прочности. Звуковой сигнал проходит через электропроводящую ленту, создавая вокруг ленты магнитное поле, которое взаимодействует с постоянным магнитным полем.Это заставляет ленту двигаться вперед и назад, создавая звук. По сути, лента функционирует и как звуковая катушка, и как диафрагма. Ленту можно представить как звуковую катушку, растянутую по длине ленты.

Во всех других планарно-магнитных преобразователях плоская или слегка изогнутая диафрагма приводится в действие электромагнитным проводником. Этот проводник, который прикреплен к задней части диафрагмы, аналогичен звуковой катушке динамического драйвера, здесь растянут в прямолинейных сегментах.В большинстве конструкций диафрагма представляет собой лист пластика с электрическими проводниками, прикрепленными к его поверхности. Плоский металлический проводник обеспечивает движущую силу, но занимает лишь часть площади диафрагмы. Такие драйверы еще называют квазиленточными преобразователями. На рис. 3 показана разница между истинной лентой и квазиленточным драйвером.

Плоский драйвер является настоящей лентой только в том случае, если диафрагма является проводящей, а аудиосигнал проходит непосредственно через диафрагму, а не через проводники, прикрепленные к диафрагме, как в квазиленточных драйверах.(Несмотря на это семантическое различие, я буду использовать термин «лента» в остальной части этого раздела, понимая, что он охватывает как настоящие ленты, так и квазиленточные драйверы.)

Ленточные драйверы, подобные изображенному на рис. 2 и 3 называются преобразователями линейного источника , потому что они производят звук по линии, а не из точки, как это делает динамический громкоговоритель. Более того, диаграмма направленности ленты резко меняется в зависимости от частоты. На низких частотах, когда длина ленты мала по сравнению с длиной волны звука, лента будет действовать как точечный источник и воспроизводить звук в сфере вокруг ленты — точно так же, как низкочастотный динамик с точечным источником.По мере увеличения частоты и приближения длины волны звука к размерам ленты диаграмма направленности сужается, пока она не станет больше похожа на цилиндр вокруг ленты, чем на сферу. На очень высоких частотах лента излучает горизонтально, но не вертикально. Это может быть преимуществом в комнате для прослушивания: слушатель слышит больше прямого звука из громкоговорителя и меньше отражается от боковых стен и потолка. Уменьшение отражений от стен способствует созданию звуковой сцены: точечное отображение и способность проецировать акустическую подпись концертного зала — отличительные черты хороших ленточных громкоговорителей.

Основным техническим преимуществом ленты перед драйвером с подвижной катушкой является значительно меньшая масса ленты. Вместо использования тяжелого диффузора, звуковой катушки и формирователя звуковой катушки для перемещения воздуха, единственное, что движется в ленте, — это очень тонкая полоска алюминия. Ленточный твитер может иметь одну десятую массы и в 10 раз превышать излучаемую площадь диафрагмы купольного твитера. Низкая масса — это высокая цель конструкции: диафрагма может быстрее реагировать на переходные сигналы. Кроме того, диафрагма с малой массой перестанет двигаться сразу после прекращения входного сигнала.Лента запускается и останавливается быстрее, чем динамический драйвер, что позволяет более точно воспроизводить временную музыкальную информацию.

Ленточный драйвер обычно устанавливается на плоской открытой панели, которая излучает звук как спереди, так и сзади. Громкоговоритель, излучающий звук спереди и сзади, называется диполем, что означает «два полюса». На рис. 4 показаны диаграммы направленности громкоговорителя с точечным источником (слева) и дипольного громкоговорителя.

Еще одно большое преимущество лент — отсутствие коробки или шкафа.Как мы увидим в разделе этой главы о корпусах громкоговорителей, корпус может значительно ухудшить характеристики громкоговорителя. Отсутствие необходимости компенсировать корпус позволяет ленточным громкоговорителям добиться потрясающей четкости и реалистичных музыкальных тембров.

Полнодиапазонный квазиленточный громкоговоритель показан на рис. 5. Большая панель расширяет басовый отклик системы: когда средний размер панели приближается к половине длины волны, подавление звука спереди назад снижает выход низких частот.Следовательно, чем больше панель, тем глубже низкочастотное расширение.

Ленточные громкоговорители характеризуются замечательной способностью воспроизводить чрезвычайно чистые и быстрые переходные процессы, такие как звуки щипковых струн акустической гитары или ударных инструментов. Кажется, что звук внезапно начинается и прекращается, как будто слышно из живых инструментов. Ленты звучат живо и мгновенно, без травм или чрезмерной яркости. Кроме того, звук имеет открытость, ясность и прозрачность, зачастую не имеющую себе равных для динамических драйверов.(Между прочим, эти качества присущи ленточным микрофонам.) Наконец, диполярная природа ленты дает огромное ощущение пространства, воздуха и глубины звуковой сцены (при условии, что эта пространственная информация была зафиксирована в записи). Некоторые, однако, утверждают, что это ощущение глубины искусственно создается ленточными громкоговорителями, а не является воспроизведением реальной записи.

Несмотря на зачастую потрясающее качество звука, ленточные драйверы имеют ряд недостатков. Во-первых, низкая чувствительность; для их работы требуется большая мощность усилителя.Во-вторых, ленты по своей природе имеют очень низкий импеданс, часто составляющий доли Ом. Поэтому большинство ленточных драйверов имеют трансформатор согласования импеданса в кроссовере, чтобы обеспечить более высокий импеданс усилителю мощности. Поэтому конструкция трансформатора имеет решающее значение для предотвращения ухудшения качества звука.

С практической точки зрения ленточные громкоговорители сложнее разместить в комнате. Небольшие вариации в размещении могут сильно изменить звук, в первую очередь из-за их диполярной формы излучения.Этот диполярный рисунок требует, чтобы ленточные громкоговорители располагались на значительном удалении от задней стенки и чтобы задняя стенка была акустически безопасной.

Низкопрофильные ленточные громкоговорители с верхней частью ленты на той же высоте, что и уши слушателя, будут иметь радикально другой баланс высоких частот, если слушатель переместится вверх или вниз на несколько дюймов. Это связано с тем, что ленточные громкоговорители имеют очень узкую вертикальную дисперсию, что означает, что они излучают очень мало звука выше и ниже ленты на высоких частотах.Если вы сядете слишком высоко или будете слушать стоя, вы услышите меньше высоких частот. Некоторые ленточные громкоговорители имеют регулировку наклона, которая позволяет вам установить правильный баланс высоких частот для определенной высоты прослушивания.

Ленты также имеют резонансную частоту, которая при возбуждении производит ужасный звук сморщенной алюминиевой фольги. Следовательно, ленту необходимо использовать в строгих пределах диапазона частот. Кроме того, ленточные приводы натянуты на заводе для оптимальной работы. При слишком большом натяжении лента будет издавать меньше звука; при слишком малом натяжении лента может создавать искажения, которые звучат так, будто музыка «рвется».«Это наиболее заметно на фортепиано; переходные передние кромки звучат «раздробленными» и искаженными. Внезапное повышение температуры окружающей среды может привести к потере натяжения ленточного привода и возникновению описанного искажения. Если вы слышите этот звук из ваших ленточных громкоговорителей, обратитесь к производителю за советом. Решение может заключаться в простом повороте нескольких натяжных болтов на пол-оборота.

Ленточные драйверы не обязательно должны быть длинными и тонкими. Различные варианты ленточной технологии привели к появлению драйверов, обладающих многими желательными характеристиками лент, но немногими из недостатков.

Наконец, в некоторых громкоговорителях используется комбинация динамических и ленточных преобразователей, чтобы воспользоваться преимуществами обеих технологий. Эти так называемые гибридные громкоговорители обычно используют динамический низкочастотный динамик в корпусе для воспроизведения низких частот и ленточный среднечастотный / высокочастотный динамик. Гибридная технология сводит преимущества ленточных драйверов к более низкому ценовому уровню (ленточные вуферы большие и дорогие) и использует преимущества каждой технологии, избегая при этом недостатков. Задача такой гибридной системы состоит в том, чтобы добиться плавного перехода между динамическим низкочастотным динамиком и ленточным высокочастотным динамиком, без слышимого разрыва между динамиками.

Трансформатор Heil Air Motion
Разработанный в начале 1970-х годов доктором Оскаром Хейлом, трансформатор Heil Air Motion работает совершенно иначе, чем динамические или планарные драйверы. Вместо того, чтобы заставлять диафрагму двигаться вперед и назад, как поршень, складчатая полиэтиленовая мембрана AMT попеременно сжимает и расширяет воздух перед ней в ответ на звуковой сигнал. К диафрагме прикрепляют проводник, а затем подвешивают в магнитном поле. Хотя ленты часто имеют складки для прочности, складки AMT намного глубже и отвечают за эффект сжатия.Название «Air Motion Transformer» происходит от того факта, что воздух выжимается из складок со скоростью, в пять раз превышающей скорость движения диафрагмы. Этот сжимающий эффект и сопровождающее его ускорение воздуха аналогичны быстрому изгнанию семечки из мягко сдавленного фрукта. Движение семян во много раз быстрее, чем прилагаемая сила.

AMT имеет отличную переходную характеристику благодаря малой массе диафрагмы и очень малому диапазону движения, а также высокой акустической мощности.AMT шириной 1 дюйм обеспечивает такую ​​же акустическую мощность, как и круглый динамик диаметром 8 дюймов.

Ряд компаний выпускают версию Heil Air Motion Transformer сейчас, когда истек срок действия патентов.

Электростатический драйвер
Как и ленточный преобразователь, электростатический драйвер использует тонкую мембрану для движения воздуха. Но на этом сходство заканчивается. Хотя и динамические, и ленточные громкоговорители являются электромагнитными преобразователями — они работают за счет электрически индуцированного магнитного взаимодействия, — электростатический громкоговоритель работает на совершенно ином принципе электростатического взаимодействия.

Никакое обсуждение электростатических громкоговорителей не будет полным без упоминания классического электростатического громкоговорителя , QUAD ESL-57, созданного в 1957 году Питером Уокером. ESL-57 произвел революцию в стандарте прозрачности с момента своего появления и до сих пор остается в силе более 60 лет спустя. Многие слушатели впервые познакомились с высококачественным звуком через ESL-57. Многие современные дизайнеры акустических систем все еще имеют под рукой пару ESL-57 в качестве эталона.У ESL-57 не так много низких басов, он не играет очень громко и дает очень узкую зону наилучшего восприятия, но при использовании в рамках своих ограничений он просто волшебный.

В электростатическом громкоговорителе (иногда называемом ESL) тонкая подвижная мембрана, обычно сделанная из прозрачного майлара, натянута между двумя статическими элементами, называемыми статорами (рис. 6). Мембрана заряжена до очень высокого напряжения по отношению к статорам. Звуковой сигнал подается на статоры, которые создают вокруг них электростатические поля, которые изменяются в ответ на звуковой сигнал.Различные электростатические поля, генерируемые вокруг статоров, взаимодействуют с фиксированным электростатическим полем мембраны, толкая и натягивая мембрану, создавая звук. Один статор тянет мембрану, другой толкает ее. На этом рисунке также показан динамический вуфер как часть гибридной динамической / электростатической системы.

В электростатическом громкоговорителе присутствует очень высокое напряжение. Поляризующее напряжение, приложенное к диафрагме, может достигать 10 000 вольт (10 кВ). Кроме того, звуковой сигнал повышается с нескольких десятков вольт до нескольких тысяч вольт с помощью повышающего трансформатора внутри электростатического громкоговорителя.Эти высокие напряжения необходимы для создания электростатических полей вокруг диафрагмы и статоров.

Для предотвращения возникновения дуги — скачка электрического заряда между элементами — статоры покрыты изоляционным материалом. Тем не менее, если электростатический громкоговоритель перегружен, электростатическое поле отрывает свободные электроны от кислорода в воздухе, делая его ионизированным; это обеспечивает проводящий путь для электрического заряда. Большие отклонения диафрагмы, т. Е. Громкий игровой уровень, приближают диафрагму к статорам и также способствуют возникновению дуги.Дуга может разрушить электростатические панели, пробив в мембране небольшие отверстия. Во влажном климате возникновение дуги является более серьезной проблемой, чем в сухом, поскольку влага делает воздух между статорами более токопроводящим.

Электростатические панели часто делятся на несколько меньших панелей, чтобы уменьшить влияние резонансов диафрагмы. Некоторые панели изогнуты, чтобы уменьшить эффект лепестков (неравномерную диаграмму направленности) на высоких частотах. Лобинг возникает, когда длина волны звука мала по сравнению с диафрагмой.Лобинг отвечает за неравномерную картину высокочастотной дисперсии электростатики, которую основатель журнала Stereophile Дж. Гордон Холт назвал эффектом вертикальных жалюзи , в котором тональный баланс изменяется быстро и многократно, когда вы двигаете головой из стороны в сторону. в сторону.

Электростатические панели даже легче планарно-магнитных преобразователей. В отличие от ленточного драйвера, в котором диафрагма передает ток аудиосигнала, электростатическая диафрагма не должна передавать аудиосигнал.Поэтому диафрагма может быть очень тонкой, часто менее 0,001 дюйма. Такая малая масса позволяет диафрагме очень быстро запускаться и останавливаться, улучшая переходные характеристики. А поскольку электростатическая панель управляется равномерно по всей своей площади, она менее подвержена разрушению. И электромагнитный планарный громкоговоритель (лента), и электростатический плоский громкоговоритель обладают преимуществами ограниченной дисперсии, что означает меньшее количество отраженного звука, поступающего в место слушателя. Как и ленточные громкоговорители, электростатические громкоговорители также не имеют корпуса, ухудшающего звук.Электростатические громкоговорители также имеют дипольную диаграмму направленности. Поскольку диафрагма установлена ​​на открытой панели, электростатический драйвер производит столько же звука как сзади, так и спереди. Наконец, огромная площадь поверхности электростатического громкоговорителя дает преимущество в воспроизведении правильного размера инструментальных изображений.

В дебетовой колонке электростатические громкоговорители должны быть подключены к розетке переменного тока для генерирования поляризующего напряжения. Поскольку электростатический элемент — это, естественно, диполярный излучатель, размещение в помещении более важно для достижения хорошего звука.Электростатический громкоговоритель необходимо разместить вдали от задней стены, чтобы создать полноценную звуковую сцену. Электростатика также имеет тенденцию быть нечувствительной, требуя больших усилителей мощности. Импеданс нагрузки, которую они представляют усилителю, также является более реактивным, чем у динамических громкоговорителей, что дополнительно нагружает усилитель мощности. (Реактивность описана позже в этой главе.) И они не будут играть так же громко, как динамические громкоговорители; электростатика не отличается динамическим воздействием, мощностью или глубокими басами.Вместо этого электростатика отличается прозрачностью, деликатностью, переходным откликом, разрешением деталей, потрясающим изображением и общей музыкальной связностью.

Электростатические громкоговорители могут быть дополнены отдельными динамическими низкочастотными динамиками или сабвуфером для расширения низкочастотной характеристики и обеспечения некоторого динамического воздействия. Другие электростатические системы достигают того же результата в более удобном корпусе: динамические вуферы в корпусах, соединенных с электростатическими панелями. Некоторые из этих конструкций обладают лучшими качествами как динамического драйвера, так и электростатической панели.Внимательно прослушайте такие гибридные колонки; они иногда демонстрируют слышимую прерывистость на переходной частоте, при которой низкочастотный динамик отключается, а электростатическая панель вступает во владение. Послушайте, например, изменение тембра, цвета, проекции и размера изображения фортепиано, когда оно воспроизводится в разных регистрах. Акустический бас в джазе также является хорошим тестом на разрыв вуфера / панели в динамических / электростатических гибридных громкоговорителях.

Одно большое преимущество широкополосных лент и электростатики полного диапазона — отсутствие кроссовера; диафрагма приводится в действие всем звуковым сигналом.Это предотвращает любые прерывания звука, поскольку разные частоты воспроизводятся разными драйверами. Кроме того, удаление резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, используемых в кроссоверах, значительно увеличивает прозрачность и точность гармоник полнодиапазонного планарного монитора. Даже гибридные планары устанавливают частоту кроссовера между динамическим низкочастотным динамиком и планарной панелью очень низко (ниже 800 Гц, частота почти на октаву выше средней А), поэтому нет разрывов между драйверами по большей части слышимого спектра.

Наконец, большие диафрагмы электростатических и ленточных драйверов мягко управляются по всей площади их поверхности, а не с силой по относительно небольшой площади звуковой катушки динамического драйвера. Эта высокая сила, действующая на небольшую площадь, способствует описанному ранее динамическому разрушению динамика, что с меньшей вероятностью будет происходить с большими плоскими диафрагмами.

Выдержки и адаптированы из «Полного руководства по высококачественному аудио», пятое издание. Авторские права © 1994–2020 Роберт Харли.Для заказа звоните (800) 841-4741. hifibooks.com

.