РАЗДЕЛ 6. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ И ТЕЛЕФОНЫ

6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Громкоговоритель и телефон — это устройства для преобразования электрических колебаний в звуковые, акустические колебания воздушной среды. Поскольку громкоговорители и телефоны являются последними звеньями любого радиовещательного (звуковоспроизводящего) тракта или линии связи, то их свойства оказывают решающее влияние на его качество работы в целом.

По способу преобразования громкоговорители и телефоны подразделяются на электромагнитные (в основном телефоны),

электродинамические катушечные, изодинамические, электростатические, пьезоэлектрические и некоторые Другие. По виду излучения звука громкоговорители подразделяют на громкоговорители непосредственного излучения (диффузорные, куполообразные, ленточные) и рупорные» Различают громкоговорители по потребляемой электрической мощности (мощные» маломощные), а также и по чувствительности.

Следует отметить, что диффузорные громкоговорители без внешнего акустического оформления (так называемые головки громкоговорителей) по причинам, излагаемым ниже, нуждаются во внешних оформлениях, совместно с которыми, а Также с такими пассивными элементами, как трансформаторы, разделительные фильтры, аттенюаторы, образуют акустические излучающие системы. Последние обычно и называют громкоговорителями или акустическими системами. Для озвучания и звукоусиления применяют групповые излучатели — звуковые колонки.

Поскольку телефоны предназначены для работы непосредственно на объем слухового канала и не являются излучающими системами, то их характеристики несколько отличаются от характеристик громкоговорителей.

Громкоговорители характеризуются значительно большим числом параметров. ГОСТом 16122—84 (Громкоговорители, Методы электроакустических измерений) установлены определения характеристик громкоговорителей и терминов, к ним относящихся, наиболее употребительные из которых приведены ниже.

Громкоговоритель — устройство для эффективного 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.).

Пассивный громкоговоритель — громкоговоритель, не увеличивающий энергию электрического сигнала, поступающего на вход.

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.).

Однополосный громкоговоритель — громкоговоритель, все головки которого работают в одном и том же диапазоне частот.

Многополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот.

Абонентский громкоговоритель — громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания.

Рупорный громкоговоритель — громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор.

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

Акустическая система — громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве компонента в бытовой радиоэлектронной аппаратуре.

Открытая акустическая система — акустическая система, в которой влияние упругости воздуха в объеме акустического оформления пренебрежимо мало, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы головки громкоговорителя не изолированы друг От друга в области низких частот.

Закрытая акустическая система — акустическая система, в которой упругость воздуха в объеме акустического оформления соизмерима с упругостью подвижной системы головки громкоговорителя, а излучение передней и тыльной сторон подвижной системы изолированы друг от друга во всем диапазоне частот.

Широкополосная головка громкоговорителя — головка, предназначенная для однополосного громкоговорителя.

Узкополосная головка громкоговорителя — головка, предназначенная для многополосного громкоговорителя, которая может быть низкочастотной, среднечастотной или высокочастотной.

Рабочая плоскость — плоскость излучающих отверстий головок громкоговорителей. Если рабочая плоскость не указана в нормативно-технической документации на данный громкоговоритель, то для громкоговорителя, содержащего несколько излучающих отверстий, не лежащих в одной плоскости, за рабочую плоскость принимается та, на которой расположены излучающее отверстия высокочастотных головок многополосного громкоговорителя или большинство излучающих отверстий однополосного громкоговорителя.

Рабочий центр — точка, лежащая на рабочей плоскости от которой производится отсчет расстояния от громкоговорителя. Если рабочий центр не указан в документации, то за него следует принимать: геометрический центр симметрии излучающего отверстия — для громкоговорителя, имеющего одно излучающее отверстие; геометрический цецтр

симметрии излучающих отверстий или проекций этих отверстий на рабочую плоскость — для однополосного громкоговорителя; геометрический центр симметрии излучающих отверстий высокочастотных головок громкоговорителей — для многополосного громкоговорителя.

Рабочая ось — прямая, проходящая через рабочий центр громкоговорителя и перпендикулярная к рабочей плоскости.

Номинальнае электрическое сопротивление — заданное в нормативно-технической документации активное сопротивление, которым замещают сопротивление громкоговорителя при определении подводимой к нему электрической мощности. Минимальное значение модуля полного электрического сопротивления громкоговорителя в заданном диапазоне частот не должно быть менее

Номинальная мощность — заданная электрическая мощность, при которой нелинейные искажения громкоговорителя не должны превышать требуемые.

Максимальная шумовая мощность — электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений, Максимальная шумовая мощность должна быть не менее номинальной мощности.

Максимальная синусоидальная мощность — электрическая мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот которую громкоговоритель длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений. Максимальная синусоидальная мощность должна быть не менее номинальной мощности. Для многополосного громкоговорителя может быть указано несколько максимальных синусоидальных мощностей, каждая для своей полосы частот.

Максимальная кратковременная мощность — электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 с (испытания повторяют 60 раз с интервалом 1 мин). Максимальная кратковременная мощность должна быть не менее максимальной шумовой мощности громкоговорителя.

Максимальная долговременная мощность — электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 мин (испытания повторяют 10 раз с интервалом в 2 мин). Максимальная долговременная мощность должна быть не менее максимальной шумовой мощности громкоговорителя.

Частота основного резонанса головки громкоговорителя — частота возбуждающего синусоидального сигнала, при которой значение модуля полного электрического сопротивления головки громкоговорителя имеет свой первый максимум (при возрастающей частоте. См. рис. 6.1). Частота основного резонанса может быть указана и для громкоговорителя.

Добротность головки громкоговорителя — отношение инерционной (упругой) составляющей механического сопротивления подвижной системы головки громкоговорителя на частоте основного резонанса к активной составляющей (мера затухания свободных колебаний подвижной системы головки громкоговорителя).

Механическая добротность головки громкоговорителя — добротность, обусловленная потерями в механических элементах подвижной системы головки громкоговорителя (добротность при отсутствии тока в электрической цепи головки громкоговорителя).

Электрическая добротность головки громкоговорителя — добротность, обусловленная наличием тока противо-ЭДС в электрической цепи головки громкоговорителя.

Полная добротность головки громкоговорителя — добротность головки громкоговорителя, обусловленная суммарным влиянием механических потерь и тока противо-ЭДС в электрической цепи головки.

Эквивалентный объем головки громкоговорителя — закрытый объем воздуха, имеющий акустическую гибкость, равную гибкости подвижной системы головки громкоговорителя.

Полярность головки громкоговорителя — определенная полярность электрического напряжения на выводах головки громкоговорителя, вызывающая движение подвижной системы головки в заданном направлении. Полярность многополосного громкоговорителя определяется по полярности низкочастотной головки громкоговорителя.

Номинальный диапазон частот — диапазон частот, в котором заданы электрические и электроакустические характеристики громкоговорителя.

Частотная характеристика по звуковому давлению — графическая или численная зависимость от частоты уровня звукового давления, развиваемого громкоговорителем в определенной точке свободного поля, находящейся на определенном расстоянии от рабочего центра, при постоянном значении напряжения на выводах громкоговорителя.

Среднее звуковое давление — среднеквадратичное значение звукового давления, развиваемого громкоговорителем в заданных диапазоне частот и точке свободного поля при подведении к нему напряжения, соответствующего заданной электрической мощности. Усреднение проводится по значениям звукового давления на частотах (в полосах частот), распределенных равномерно в Логарифмическом масштабе.

Характеристическая чувствительность — среднее звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в заданном диапазоне частот на рабочей оси, приведенное к расстоянию от рабочего цейтра и проводимой электрической мощности

Уровень характеристической чувствительности — -кратный десятичный логарифм

отношения характеристической чувствительности к чувствительности

Среднее стандартное звуковое давление — вреднее звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в заданном диапазоне частот на рабочей оси, приведенное к расстоянию от рабочего центра и подводимой электрической мощности

Характеристическая мощность — электрическая мощность, которую необходимо подвести к громкоговорителю с тем, чтобы обеспечить номинальное среднее звуковое давление, равное 1 Па.

Неравномерность частотной характеристики звукового давления — разность максимального и минимального значений уровней звукового давления (отношение максимального звукового давления к минимальному, выраженное в децибелах) в заданном диапазоне частот. Пики и провалы частотной характеристики уже 1/8 октавы не учитываются.

Типовая частотная характеристика — графическая зависимость уровня звукового давления от частоты с обозначенным полем допускаемых отклонений и уровнем среднего звукового давления в заданном диапазоне частот, нанесенным в виде прямой горизонтальной линии.

Диапазон воспроизводимых частот — диапазон частот, внутри которого частотная характеристика звукового давления, усредненная в 1/3 октавных полосах, не выходит за пределы поля допусков.

Диаграмма направленности — графическая зависимость в условиях свободного поля уровня звукового давления для данных частоты (полосы частот) и расстояния от рабочего центра громкоговорителя от угла между рабочей осью громкоговорителя и направлением в точку измерения.

Коэффициент направленности — отношение звукового давления, измеренного под заданным углом относительно рабочей оси, к звуковому давлению на рабочей оси для одной и той же частоты (полосы частот) и при одном и том же расстоянии от рабочего центра громкоговорителя.

Индекс направленности — -кратный десятичный логарифм коэффициента направленности.

Угол излучения — угол, в пределах которого коэффициент направленности не меньше 0,5.

Коэффициент осевой концентрации — отношение квадрата значения звукового давления, измеренного на данной частоте (полосе частот) в условиях свободного поля на рабочей оси на заданном расстоянии от рабочего центра громкоговорителя, к среднему по сфере, в центре которой находится рабочий центр громкоговорителя, квадрату значения звукового давления, измеренному при тех же условиях и на том же расстоянии от рабочего центра.

Индекс осевой концентрации — ратный десятичный логарифм коэффициента осевой концентрации.

Средняя акустическая мощность — среднее арифметическое значение акустической мощности, излучаемой громкоговорителем в определенном диапазоне частот. Усреднение проводится по значениям акустической мощности на частотах (в полосах частот), распределенных равномерно в логарифмическом масштабе.

Приведенный коэффициент полезного действия — отношение акустической мощности, излучаемой громкоговорителем на данной частоте (полосе частот), к проводимой электрической мощности.

Коэффициент гармоник порядка — отношение, выраженное в процентах эффективного значения звукового давления сигнала, содержащего частоту возбуждения и все ее гармоники при возбуждении громкоговорителя синусоидальным сигналом

Суммарный коэффициент гармоник — корень квадратный из суммы квадратов коэффициентов гармоник всех порядков.

Коэффициент интермодуляционных искажений порядка — отношение, выраженное в процентах, эффективного значения звукового давления суммы спектральных компонент с частотами к звуковому давлению на частоте где любое целое число, кроме единицы; частоты подводимого к громкоговорителю сигнала

Суммарный коэффициент интермодуля-ционных искажений — корень квадратный из суммы квадратов коэффициентов интермодуляционных искажений всех порядков.

Призвук — нелинейные искажения, возникающие при возбуждении громкоговорителя синусоидальным сигналом. Субъективно (на слух) воспринимается как тон (группа тонов), звучащий одновременно с тоном частоты возбуждения.

Дребезжание — нелинейные искажения, возникающие при возбуждении синусоидальным сигналом громкоговорителя, имеющего механические дефекты. Субъективно (на слух) воспринимается как неприятный звук, не имеющий выраженной тональной окраски.

Может показаться, что в стандарте громкоговоритель характеризуется излишне большим числом параметров, однако это не так. Ведь стандарт рассчитан не только на потребителей, но и на разработчиков головок громкоговорителей и акустических систем. Ряд параметров всей выпускаемой продукции контролируют в процессе производства, а ряд параметров, проверка которых связана с большой затратой времени, превышающей время выпуска одного изделия, контролируют выборочно из партий изделий, выпущенных разными сменами. Среди перечисленных имеются параметры, которые контролируются в основном на стадии разработки головок громкоговорителей. Параметры, которые принято считать важнейшими для потребителя, должны приводиться в паспорте на головку громкоговорителя или акустическую систему. Поясним кратко значение некоторых параметров.

Номинальное электрическое сопротивление, максимальная шумовая мощность и уровень характеристической чувствительности определяют тип усилителя звуковых частот, с которым может работать данная головка громкоговорителя или акустическая система; частота основного резонанса, наряду со значением полной добротности головки громкоговорителя, определяет низшую эффективно воспроизводимую частоту; эквивалентный объем головки громкоговорителя определяет объем акустического оформления, т. е. геометрические размеры корпуса громкоговорителя, что во всех случаях является важным потребительским параметром; электрическую экономичность громкоговорителя определяет значение характеристической мощности, которая обратно пропорционально связана с уровнем характеристической чувствительности. Понижение чувствительности на 3 дБ влечет удвоение характеристической мощности, т. е. и мощности усилителя от которого работает громкоговоритель.

Важнейшим параметром громкоговорителя является его частотная характеристика по звуковому давлению и ее неравномерность. Чем меньше неравномерность частотной характеристики, тем выше качество звучания громкоговорителя при равных прочих параметрах. Применительно к головкам громкоговорителей рекомендация стандарта о неучете пиков и провалов уже 1/8 октавы не является прогрессивной, поскольку наличие на частотной характеристике головки громкоговорителя пиков и провалов свидетельствует о недоброкачественном выполнении диффузора, о наличии в нем стоячих волн, т. е. о недоработке головки громкоговорителя. Стандарт должен быть всегда прогрессивным и призван способствовать повышению качества продукции. Аналогичное замечание можно сделать и к формулировке эффективно воспроизводимого диапазона частот, в которой, по существу, заложена допустимость неравномерности частотной характеристики Что касается нелинейных и интермодуляционных искажений, то они должны быть не выше указанных в специальных стандартах, а такие параметры, как призвук или дребезжание, отсутствуют вообще у громкоговорителей, прошедших ОТК, их наличие свидетельствует о неисправности громкоговорителя,