6.4. ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ТЕЛЕФОНОВ, ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ И АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕЛЕФОНЫ

В телефонных аппаратах и переговорных устройствах широко применяют телефонный капсюль устройство которого представлено на рис. 6.10, а.

Принцип действия электромагнитного телефона заключается в следующем. На постоянный магнитный поток магнитной системы, состоящей из постоянного магнита 2 и магнитопровода (полюсных наконечников) 3, накладывается переменный поток звуковой частоты, создаваемый катушками надетыми на магнитопровод. К этим катшукам подводится напряжение звуковой частоты. Перед полюсными наконечниками находится ферромагнитная диафрагма 5. При воздействии совокупности постоянного и переменного магнитных потоков, пронизывающих диафрагму, возникает сила, приводящая в колебания последнюю, так как эта сила изменяется в такт с переменным магнитным потоком. При своих колебаниях диафрагма создает звуковые колебания в ушной раковине и слуховом проходе. Устройство электромагнитного громкоговорителя отличается от описанного тем, что перед полюсными наконечниками находится не диафрагма, а якорь, приводящий в колебания скрепленную с ним диафрагму (диффузор), излучающую звук в окружающую среду. Несколько сложнее бывает и конструкция магнитной цепи.

Частотная характеристика чувствительности телефона представлена на рис. 6.11. Так как при одинаковых отдачах телефоны разного сопротивления будут иметь различные величины чувствительности, то для того чтобы иметь возможность сравнивать по отдаче телефоны разного сопротивления, используют понятие приведенной чувствительности, под которой понимают величину

Рис. 6.10. Устройство телефонов:

Рис. 6.11. Частотные характеристики телефонов ДЭМК-71

где приведенная чувствительность телефона, его чувствительность; модуль его электрического сопротивления; стандартное сопротивление, которое в телефонии принимается равным 600 Ом.

Средняя чувствительность телефона в диапазоне Гц составляет а сопротивление его катушек постоянному току 130 Ом. Этот телефон находит применение в телефонных аппаратах. В переговорных устройствах и на радиостанциях применяют телефон (рис. 6.10, б). Как видно из аналоговой электрической схемы этого телефона (рис. 6.12), она отображает сложный, многорезонансный контур. Поэтому частотная характеристика телефона относительно равномерна (рис. 6.11). Его средняя чувствительность в диапазоне Гц; при сопротивлении постоянному току при сопротивлении 65 Ом.

Простую резонансную систему, но более сложную (дифференциальную) магнитную систему имеет телефон (рис. 6.10, в).

Рис. 6.12. Аналоговая электрическая схема телефона ТА-4:

Для того чтобы при изменениях атмосферного - масса, гибкость и активное сопротивление диафрагмы; гибкость воздуха в объеме над диафрагмой -масса и активное сопротивление воздуха в отверстиях гибкость воздуха в корпусе под акустической перегородкой 5; гибкость воздуха в объеме между диафрагмой и крышкой; масса и активное сопротивление воздуха в отверстиях крышки; гибкость воздуха в объеме между телефоном и ухом

Для того чтобы при изменении давления его диафрагма не прогибалась внутрь или не выпучивалась, телефон снабжен керамической пробкой, пропускающей воздух, но не пропускающей влагу. Средняя чувствительность телефона при сопротивлении постоянному току 130 Ом. Несколько отличается от него телефон В нем нет керамической пробки, а в основании 7 проделан ряд отверстий, что делает его эквивалентную схему многорезонансной, такой же, как и у телефона Электрическая эквивалентная схема телефона такая же, как у телефона Частотные характеристики телефонов также приведены на рис. 6.11. При сравнительном рассмотрении этих характёристик следует иметь в виду, что они не приведены к стандартному сопротивлению 600 Ом и поэтому располагаются на разных уровнях.

Для прослушивания радиопередач, звукового сопровождения телевидения и звукозаписей применяют другие типы телефонов, преимущественно стереофонические. Большая часть выпускаемых стереофонических телефонов — электродинамические. В качестве примера приведем конструкцию телефона (рис. 6.13, а).

В корпусе 2 находится миниатюрная электродинамическая головка громкоговрителя 1 с диффузором или с полусферической диафрагмой. Пространство между ним и корпусом заполнено звукопоглощающим материалом (поролоном) 5. Перед громкоговорителем находится перфорированная решетка 3. К краю корпуса примыкает мягкий амбушюр, прижимаемый к ушной раковине. Этот телефон (в паре) позволяет получить высококачественное воспроизведение, особенно низких частот, при малой подводимой мощности, обеспечивая очень хороший стереофонический эффект и довольно надежно звукоизолирует слушателя от внешних шумов, а окружающих людей — от звуков воспроизведения.

Устройство квадрафонического телефона схематически показано на рис. 6.13, б. Его основное отличие в том, что на каждое ухо воздействуют два электродинамических преобразователя — миниатюрных громкоговорителя. Здесь 1 и 2 — соответственно преобразователи переднего и заднего каналов (скажем, правых). Так же устроен телефон переднего и заднего левых каналов. Преобразователи передних каналов располагаются прямо против входа в слуховые каналы ушей, а задних — смещены за ушную раковину, что несколько ослабляет высокие частоты. Иногда оба преобразователя включаются через специальный электрический контур, позволяющий подчеркнуть низкие частоты для одного преобразователя и высокие для другого.

Известны головные телефоны, построенные на электродинамическом принципе, но без применения миниатюрных головок громкоговорителей. Наиболее известный из них — так называемый изодинамический. Он состоит из магнитной системы и диафрагмы. Оригинальная магнитная система, в свою очередь,

Рис. 6.13. Устройство телефонов: ф - ТДС-1: 1 - малый электродинамический громкоговоритель; 2 — корпус; 3 — перфорированная решетка; 4 - мягкий амбушюр, прижимаемый к ушной раковине; 5 — звукопоглощающий материал — поролон; 6 — контакт; б - квадрафонического: 1, 2 — громкоговорители переднего и тылового каналов; 3 — амбушюр; 4 — корпус; в и г изодинамического

состоит из двух дискообразных магнитов, например из феррита барий, намагниченных таким образом, что каждый из них имеет три пары полюсов. Скажем, центральная часть, ограниченная окружностью, имеет полярность следующая кольцевая — 5 и наружная кольцевая — (рис. 6.13, в). Таким образом, по поверхности магнита проходят два радиальных магнитных потока. Так же намагничен и второй магнит. Магниты по всей своей плоскости перфорированы, для того, чтобы обеспечить проход звука через отверстия при колебаниях диафргамы из синтетической пленки, натянутой между магнитами на равных расстояниях от поверхности каждого из них. На пленку нанесен проводник в виде спирали. В том месте, где встречаются противоположно направленные потоки (окружность, проходящая через точку А на рис. 6.13, г), витки спирали идут в обратном направлении.

Таким образом, сохраняется одно и то же взаиморасположение магнитного поля и электрического тока. Благодаря тому, что диафрагма такого телефона возбуждается по всей поверхности, он очень эффективен, имеет равномерную частотную характеристику и ничтожные нелинейные искажения.

Некоторое распространение в настоящее время получили электростатические телефоны (см. рис. 6.2, а). Между двумя неподвижными перфорированными для пропускания звука пластинами 2 находится подвижная пластина подсоединенная к одному из выводов источника постоянного напряжения (напряжения поляризации), равного практически в среднем 100 В. Другой вывод источника напряжения поляризации подсоединен к средней точке вторичной обмотки трансформатора, к выводам которой присоединены неподвижные пластины. Первичная обмотка трансформатора присоединена к выходу усилителя. Все пластины находятся в корпусе, снабженном амбушюром, как и другие типы телефонов (рис. 6.14, а). Конструкции телефонов предусматривают, чтобы напряжение поляризации не могло попасть на слушателя.

Электростатический телефон обладает высокими качественными показателями.

Рис. 6.14. Телефоны: а — электростатистический: 1 - крепление капсюля; 2 — корпус; 3 — капсюль; 4 — внутренний объем; 5 — защитная мембрана; 6 — защитная решетка; 7 — отверстие в прокладке; 8 — мягкий амбушюр; б - пьезоэлектрический: 1 - диафрагма; 2 — мягкий амбушюр; 3 — мягкая подушка их поропласта, прикрытая с тыльной стороны перфорированной пластинкой

(см. скан)

(см. скан)

В последнее время в связи с разработкой пьезоэлектрических синтетических пленок появились пьезоэлектрические телефоны. Фирма «Пайонир» (Япония) применяет для своих телефонов поливинилиденфлуоридную пленку. Эту пленку можно делать разной толщины Она имеет малую жесткость и удоэлетворительные пьезоэлектрические параметры. Конструкция пьезоэлектрческого телефона на основе пленки изображена на рис. 6.14, б. Качество этого телефона достаточно высокое. При этом он не требует напряжения поляризации. Параметры наиболее распространенных телефонов приведены в табл. 6.6 и 6.6 а.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ГОЛОВКИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

Наиболее распространенная конструкция обычной электродинамической головки громкоговорителя показана на рис. 6.15, а.

В кольцевом воздушном зазоре магнитной цепи, состоящей из постоянного магнита 7, верхнего 6 и нижнего фланцев, керна 10,

Рис. 6.15. (см. скан) Устройства головки электродинамического громкоговорителя (а) и магнитной системы изодинамического громкоговорителя постоянные магниты; 2 — перемычки из магнитомягкого железа; 3 — магнитные силовые линии; устройство подвижной системы излучателя-трансформатора (в), эскиз металлического диффузора сотовой конструкции (г) и устройство коаксиальной двухполосной головки громкоговорителя диффузор низкочастотной головки; 2 — рабочая ось обоих излучателей; 3 — противопылевой акустически прозрачный колпачок; 4 — гофрированный верхний подвес НЧ диффузора; 5 — звуковая катушка НЧ головкн, намотанная медным проводом прямоугольного сечения; 6 — звуковая катушка головкн, намотанная алюминиевым проводом; 7 — горло рупора с противоинтерференционными каналами; 8 — диафрагма рупорной средневысокочастотной головки; 9 — дополнительный шунт магнитной цепи, увеличивающий плотность магнитного потока в зазоре НЧ звуковой катушки; 10 — центрирующая шайба (нижний подвес) диффузора; диффузородержатсль; 12 — плазменный громкоговоритель фирмы «Магнат»

составляющих магнитопровод, в радиальном направлении проходит постоянный магнитный поток, В этом зазоре центрирована так называемая звуковая катушка 11, к которой с помощью особо гибких проводников 13 приложено переменное напряжение звуковой частоты. Звуковая катушка обычно имеет четное число слоев обмотки, чтобы ее начало и конец были с одной стороны. Ток, проходя через катушку, взаимодействует с постоянным магнитным потоком и создает электродинамическую силу, приводящую в колебания катушку и скрепленную с ней диафрагму (диффузор). 2. Диффузор, обычно бумажный, представляет собой конус, имеющий в основании окружность или эллипс и прямую или криволинейную образующую. По внешнему краю диффузор имеет гофрированный (верхний) подвес 3. Назначение верхнего подвеса — обеспечить диффузору возможность колебаться поршнеобразно в широком диапазоне частот и увеличить диапазон линейной зависимости сигнала — смещение диффузора. У своей вершины диффузор, а вместе с ним и звуковая катушка удерживаются в коаксиальном относительно воздушного зазора магнитной цепи положении с помощью центрирующей шайбы 4. Эта шайба также гофрированная, охватывает по внутреннему контуру вершину диффузора в месте прикрепления каркаса звуковой катушки, а по внешнему — крепится к специальному кольцу или полке, выполненной на диффузородержателе 5. Последний является основой конструкции головки громкоговорителя. Для мощных широкополосных и низкочастотных головок диффузородержатель изготовляют из силумина, а для менее мощных штампуют из листовой стали. Диффузородержатель имеет окна (см. рис. 6.15, а), назначение которых — исключить возникновение стоячих волн с тыльной стороны диффузора. Вершина конуса диффузора заклеена противопылевым колпачком У, который может изготовляться как из акустически прозрачного материала, так и из акустически непрозрачного, жесткого, как на рис. 6.15, а. В последнем случае такой колпачок выполняет также функцию дополнительного излучателя для высоких частот и с целью исключения появления компрессии воздуха под ним при больших амплитудах колебаний диффузора, в каркасе звуковой катушки делают антикомпрессионные отверстия 12, Для более эффективного отвода тепла от звуковой катушки мощные головки громкоговорителей снабжаются радиатором 9, надеваемым на магнитную систему и имеющим ребра. Такой радиатор выполняет также функции магнитного экрана, уменьшающего магнитный поток рассеяния, и защитной крышки, предохраняющей хрупкий постоянный магнит от случайных повреждений.

Магниты изготавливают из материала с большой магнитной энергией. В СССР в настоящее время в основном используют три вида материалов (см. Это — феррит бария марки для изготовления прессованных кольцевых магнитов. Материал имеет максимальную удельную магнитную энергию В последнее время начали выпускать, хотя и в незначительном объеме, магниты из материала в который входит стронций. Его максимальная удельная магнитная энергия составляет т. е. в 1,6 раза больше, чем что дает возможность при равном объеме магнита получить индукцию в зазоре примерно в раза большую или же иметь магнит в 1,6 раза меньшего объема.

Для литых магнитов применяют сплавы ЮНДК-24 и ЮНДК-25БА. Из первого магнита, имеющего максимальную удельную магнитную энергию отливают магниты либо в форме колец (полых цилиндров), либо в форме цилиндров, используемых конструктивно как керны. Иногда эти керны отливают с суженной в форме груши верхней частью для уменьшения утечки магнитного потока. Магниты льют также из сплава с максимальной магнитной энергией Магниты из него льют только керновые.

Экономически выгоднее прессованные магниты, несмотря на то что они имеют меньшую магнитную удельную энергию. Кроме того, в них не входят дефицитные материалы. Но поскольку они составляют внешнюю часть магнитной системы, то вокруг громкоговорителей, частью которых они являются, наблюдается заметный поток рассеяния, что недопустимо при применении этих громкоговорителей в телевизорах, где поток утечки искажает «картинку», в радиоприемниках с магнитной антенной, где он изменяет настройку, и в магнитофонах, где при близком расположении от магнитной ленты он «зашумлй-ет» последнюю. Эти соображения следует иметь в виду при выборе головки громкоговорителя для того или иного применения. Детали магнитопровода (фланцы, керн, если но не является магнитом, полюсный наконечник) желательно делать из магнитомягкого материала с возможно большой магнитной проницаемостью для уменьшения сопротивления магнитному потоку. Несмотря на то что такие материалы выпускают (например, пермендюр), из экономических и технологических соображений применяют обычные малоуглеродистые стали не применяя термической обработки (отжига) деталей из них.

Звуковую катушку изготавливают из медного провода марки ПЭЛ. Витки ее скрепляют между собой и каркасом (обычно из кабельной бумаги) клеем. Редко для звуковых катушек высокочастотных головок громкоговорителей для уменьшения массы катушки применяют алюминиевый провод.

Диффузор является важнейшей частью головки громкоговорителя. Его форма и материал оказывают большое влияние на ее характеристики. В настоящее время наиболее употребительный материал — сульфатная или сульфитная целлюлоза в некоторых случаях с определенными добавками. Диффузоры

Рис. 6.16. Головка громкоговорителя низкочастотная 25ГД-26: а — внешний вид; б - устройство

изготавливают методом литья (осаждения) водной суспензии размытых волокон целлюлозы на сетку, имеющую форму диффузора. После просушивания диффузоры подвергают уплотнению путем прессования. В более дешевых головках громкоговорителей вместе с диффузором отливается и подвес, конструктивно являющийся его частью, но имеющий меньшую толщину. В более дорогих головках громкоговорителей подвес изготавливают из специальных сортов резины или пенополиуретана.

Конструкции диффузорных электродинамических головок громкоговрителей, вообще говоря, сходны между собой, имея лишь некоторые конструктивные различия. Поэтому опишем лишь некоторые их типы отечественного производства, а именно: низкочастотную высокочастотную и головку громкоговорителя широкого применение

Головка громкоговорителя (рис. 6.16) диаметром предназначается для применения в качестве низкочастотного звена излучающих акустических систем.

Рис. 6.17. Головка громкоговорителя высокочастотная 2ГД-36

В В ее магнитной системе используется магнит кольцевой формы 1 из сплава ЮНДК-24. В воздушном зазоре магнитной системы находится звуковая катушка 4 диаметром с обмоткой в два слоя из 85 витков провода Катушка приклеена к круглому, бумажному диффузору с криволинейной образующей 2. Примерно в этом же месте с внешней стороны диффузор охватывается плоской гофрированной центрирующей шайбой 5. Выводы от звуковой катушки припаяны к контактной планке закрепленной на диффузор одер жателе 8. По внешнему периметру диффузор приклеен к кольцевому подвесу 7, опрессованному из резины на основе натурального каучука. Поперечный профиль подвеса — полуокружность. По внешнему периметру подвес приклеен к диффузородержателю. По внутреннему периметру диффузора несколько выше линии приклеивания катушки к нему приклеен колпачок 3% имеющий форму шарового сегмента и предназначенный для защиты от попадания в воздушный зазор пыли. Кроме того, он способствует выраниванию частотной характеристики в области Гц. Все основные параметры головки грокоговорителя приведены в табл. 6.7.

Высокочастотная головка громкоговорителя имеет (рис. 6.17) эллиптическую форму с размерами осей Она предназначена для применения в излучающих акустических системах. В ее магнитной системе использован магнит керновой формы из сплава ЮНДК-24. Диаметр звуковой катушки намотана проводом Диффузор имеет криволинейную образующую и гофрированный подвес с поперечным профилем в виде синусоиды, отличый вместе с диффузором. Основные параметры головки приведены в табл. 6.7.

Головка громкоговорителя (рис. 6.18) предназначена для широкого

(см. скан)

Рис. 6.18. Головка громкоговорителя широкополосная

применения в открытых излучающих акустических системах радиоприемников, телевизоров, магнитофонов, проигрывателей и т. п. Она имеет эллиптическую форму с размерами осей В ее магнитной цепи использован керновый магнит иа сплава ЮНДК-24. Диаметр звуковой катушки намотана она проводом ; 75 витков. Подвес, отливаемый совместно с диффузором, имеет тангенциальный поперечный профиль. Основные параметры головки громкоговорителя приведены в табл. 6.7..

Помимо изодинамических телефонов в последнее время появились и изодинамические головки громкоговорителей в основном для излучения звука на средних и высоких частотах. Примером такого громкоговорителя является выпускаемая у нас в стране высокочастотная головка Находятся в стадии разработки и другие типы изодинамических головок. В отличие от показанного на рис. 6.13, в и г устройства изодинамического телефона, магнитные системы и диафрагмы изодинамических головок громкоговорителей имеют, как правило, прямоугольную форму. Идея создания плоского диффузора, на котором действие электродинамической силы было бы распределено по всей поверхности, принадлежит Риггеру ( создавшему так называемый блатхаллер. В этом громкоговорителе к плоскому диффузору прикреплялась поставленная на ребро изогнутая зигзагами металлическая лента, прямолинейные участки которой входили в воздушные зазоры сложной магнитной системы. По ленте пропускался ток звуковой частоты. Эта идея, однако, значительно опередила технические возможности своего времени, так как только теперь получены различные очень легкие и прочные пленки из полимеров, на которых методом травления можно создавать токопроводящие покрытия любой конфигурации — звуковые катушки. Диафрагму с нанесенной на ее поверхности звуковой катушкой помещают между двумя плоскими магнитными системами, обращенными друг к другу одноименными полюсами постоянных магнитов, выполненных в виде прямоугольных брусков. Конструкция магнитной системы изодинамического громкоговорителя приведена на рис. 6.15, б.

Известен еще один вид громкоговорителя, который также можно отнести к изодинамическому, — это так называемый излучатель-трансформатор, изобретенный в США доктором О. Хейлом. Диафрагма этого громкоговорителя выполнена, как и у изодинамических, из тонкого пластического материала с нанесенной на нее токопроводящей шиной в виде вертикальных зигзагов. Однако здесь направление магнитных силовых линий перпендикулярно плоскости диафрагмы, и в таком виде возникающая электродинамическая сила стремится сжать или растянуть диафрагму и никакого излучения звука не происходит.

С целью придания диафрагме подвижности ее гофрируют, создавая на ней складки наподобие складок занавеса таким образом, чтобы шина вниз проходила по одной стороне складки, а возвращалась вверх по другой ее стороне и так далее по всем складкам рис. 6.15, в. При такой организации диафрагмы электродинамическая сила заставляет складки стягиваться или раскрываться, как меха аккордеона, в результате чего из пространства между складками выталкивается или втягивается воздух, т. е. происходит излучение звука. Свое название такой громкоговоритель получил вследствие особенности работы: выталкивание воздуха подобно действию воздушного трансформатора. Конструктивно гофрированная в производственных условиях диафрагма натянута на специальную рамку, которую потребитель может легко заменить в случае выхода из строя в процессе эксплуатации.

Громкоговоритель имеет массивную магнитную систему, полюса которой изготовлены в виде гребенки с горизонтальным расположением гребней. Это сделано с целью демпфирования объема воздуха, заключенного между диафрагмой и магнитной системой. Такой громкоговоритель применяют для излучения средних и высоких частот (примерно от 700 Гц), и при этом обеспечивается высокое качество звучания, благодаря малой массе колеблющихся участков диафрагмы и, следовательно, высокой скорости срабатывания.

В последние годы были созданы головки громкоговорителей практически всех типов с плоскими металлическими диффузорами так называемой сотовой конструкции. Магнитная система таких головок ничем не отличается от традиционной, показанной на рис. 6.15, а. Диффузор таких головок представляет собой два листа алюминиевой фольги (рис. 6.15, г), между которыми расположены поставленные на ребро и изогнутые в виде пчелиных сотов полоски такой же алюминиевой фольги. Весь диффузор собран на клею и представляет собой чрезвычайно жесткую и легкую конструкцию круглой или квадратной формы, периметр которой снабжен подвесом, закрепляемым на диффузородержателе. Привод от звуковой катушки к плоскому диффузору осуществляется через легкий металлический усеченный конус, диаметр

которого у вершины выбирается в соответствии с диаметром звуковой катушки, а со стороны, обращенной к диффузору, — исходя из распределения изгибных волн на поверхности диффузора. В месте крепления конуса к звуковой катушке прикрепляют центрирующую шайбу (нижний подвес головки). Выбор места прикрепления приводного конуса к диффузору позволяет расширить область поршневого действия диффузора до Гц, в то время как у обычных низкочастотных головок громкоговорителей с бумажными диффузорами область поршневого действия не превышает Гц. У нас в стране выпускают акустическую систему в которой применяют головки громкоговорителей с сотовыми диффузорами.

Помимо головок громкоговорителей с металлическими диффузорами сотовой конструкции, у нас выпускают также линейку головок громкоговорителей с металлическими диффузорами другой конструкции, используемую в акустических системах «Электроника» типа Эта линейка головок громкоговорителей не включена в табл. 6.7, поскольку они отдельно не поступают в розничную торговлю.

Металлический диффузор низкочастотной головки выполнен в виде конуса из пористого никеля с пористостью и заклеен снаружи алюминиевой фольгой для придания ему воздухонепроницаемости. При диаметре головки масса подвижной системы не превышает что позволяет обеспечить уровень характеристической чувствительности с учетом неизбежных потерь в разделительном фильтре характеристическая чувствительность перечисленных выше акустических систем «Электроника» составляет Среднечастотная головка имеет куполообразный алюминиевый диффузор, а диафрагма высокочастотной головки изготовлена также из алюминиевого сплава в виде кольца. Поскольку эти акустические системы способны развивать большое звуковое давление при высоком качестве звучания, то их можно с успехом применять не только в быту, но и во дворцах культуры, клубах, на дискотеках и

Еще одним важным достоинством громкоговорителей с металлическими диффузорами является высокая степень повторяемости (идентичности) основных параметров от образца к образцу.

Нельзя не упомянуть еще об одной конструкции коаксиальной двухполосной головки громкоговорителя, разработанной и выпускаемой на прдтяжение многих лет английской фирмой «Тайной». Такие громкоговорители применяют в нашей стране в основном для профессиональной звукозаписи, на телевидении и в кинопроизводстве. Особенностью конструкции головки является соединение в одном блоке низкочастотной головки громкоговорителя диффузорного типа и рупорной средиевысокочастотной головки, имеющей автономную подвижную систему с куполообразной диафрагмой. Низкочастотный диффузор, имеющий криволинейную образующую, служит также в качестве продолжения высококачественного рупора, излучение которого происходит через центральную часть керна магнитной системы низкочастотного головки, в которой высверлено конусообразное отверстие. Сигнал звуковой частоты поступает на такую головку через разделительный фильтр. Рабочая полоса средневысокочастотной головки простирается до Такой громкоговоритель выпускают в нескольких модификациях, отличающихся главным образом диаметром низкочастотной головки. Он обеспечивает очень высокое качество звучания при высокой эффективности Разрез конструкции коаксиальной головки приведен на рис.

Существует еще один вид излучателей звука — так называемый ионизационный громкоговоритель. Если считать достоинством малую массу подвижной системы в любом громкоговорителе, то ионизационный громкоговоритель совсем не имеет подвижной системы и воздух возбуждается сам, будучи предварительно ионизирован с помощью, например, высокой температуры, создаваемой в определенном объеме. Изменяя мощность высокочастотного сигнала, являющегося источником высокой температуры, в соответствии с напряжением звукового сигнала, т. е. осуществляя модуляцию, получаем ионизационный громкоговоритель. В настоящее время ионизационные или плазменные высокочастотные громкоговорители выпускает, например, фирма «Магнат» Громкоговоритель имеет марку и представляет собой акустически прозрачную металлическую сферу, в центре которой расположен металлический электрод. При включении громкоговорителя над электродом внутри сферы возникает фиолетовое излучение — образуется плазма, объем плазмы порядка 1 см. Конструктивно громкоговоритель объединен с усилителем-генератором. Диапазон рабочих частот такого громкоговорителя нелинейные искажения не превышают при уровне звукового давления внешний вид приведен на рис.

Довольно широкое применение для озвучения, командной и диспетчерской связи имеют рупорные громкоговорители. Устройство электродинамического рупорного громкоговорителя отличается от устройства диффузорного тем, что либо к диффузору примыкает рупор, назначение которого в данном случае — служить концентратором и, следовательно, увеличивать звуковое давление на оси рупора, либо со звуковой катушкой скрепляют диафрагму обычно куполообразной формы, а по периферии — гофрированный подвес. Диафрагма через акустическую камеру, представляющую собой объем воздуха с входным сечением, равным поверхности диафрагмы своим выходным сечением примыкает к горлу рупора площадью Эта камера играет роль

Рис. 6.19. Рупорный громкоговоритель 10ГРД-1У-5: а — внешний вид; б - устройство: 1 — противоинтерференционный вкладыш; 2 — куполообразная диафрагма; 3 — подвес; 4 — воздушный зазор магнитной системы; 5 — верхний фланец; постоянный магнит; 7 — нижний фланец; 8 — керн с полюсным наконечником; 9 — звуковая катушка; -камера; 11 — горло рупора; в — аналоговая электрическая схема, — акустический коэффициент трансформации камеры; 5д — площадь диафрагмы; — площадь горла рупора; сопротивление излучения рупора; масса и гибкость подвижной системы; гибкость воздуха в камере; приведенное сопротивление излучения акустического трансформатора с коэффициентом трансформации согласующего механическое сопротивление подвижной системы громкоговорителя с входным механическим сопротивлением рупора, являющимся, по существу, сопротивлением нагрузки. Поскольку конструктор имеет возможность изменять коэффициент трансформации в широких пределах, то можно выбрать такой режим нагрузки подвижнойсистемы, при котором будут достигнуты выгодные условия передачи энергии колебаний рупору. В качестве примера их конструкции рассмотрим широко распространенный громкоговоритель (рис. 6.19, а). Устройство его головки показано на рис. 6.19, б.

Аналоговая электрическая схема громкоговорителя представлена на рис. 6.19, в, где через обозначен коэффициент акустической трансформации камеры; площадь диафрагмы; — площадь горла рупора; его сопротивление излучения, приведенное к горлу,; - масса и гибкость подвижной системы; гибкость воздуха в камере. Параметры громкоговорителя приведены в табл. 6.8.

Примером рупорного громкоговорителя без камеры, или, как его иначе называют, громкоговорителя с широкогорлым рупором, является громкоговоритель (рис. 6.20, а). У него прямой (не свернутый) рупор примыкает прямо к диффузору подвижной системы. Увеличение звукового давления на оси по сравнению с диффузорным громкоговорителем достигается здесь только из-за концентрации звуковой энергии рупором.

Из других типов выпускаемых рупорных громкоговорителей отметим еще (рис. 6.20, б), (рис. 6.20, в), (рис. 6.20, г). Первый из них предназначен для использования в искробезопасных системах громкоговорящей связи в условиях, опасных по содержанию газов и пыли. Характерная особенность его конструкции в том, что блок, наполненный стальными шариками, устанавливается в горле рупора. Эти шарики не препятствуют прохождению звуковых колебаний, но противодействуют возможности проникновения во вне искры, которая может возникнуть в электрической цепи громкоговорителя и вызвать взрыв окружающей среде. Громкоговоритель предназначен для использования в запыленных помещения с химически агрессивными веществами, способными разрушить детали громкоговорителя, и в первую очередь его подвижную систему. Громкоговоритель предназначен для применения в помещениях С взрывоопасными средами. Его конструкция рассчитана на устойчивость при взрыве. Технические данные всех этих громкоговорителей даны в табл. 6.8.

Кроме конструктивно завершенных изделий, какими являются описанные выше рупорные громкоговорители, имеются их типы, входящие в качестве составных элементов в ряд систем. Так, например, основой электромегафона ЗПЭМ-5 (рис. 6.21), служащего для передачи команд и т. п., является электродинамический громкоговоритель мощностью со свернутым рупором. Неравномерность его частотной характеристики в номинальном диазпазоне Гц и развивает звуковое давление в номинальном диапазоне при полной мощности 6,5; Па на расстоянии Его сопротивление на частоте 1000 Гц равно

Особое внимание в конструкции электромегафона уделяется выбору и размещению микрофона, что очень важно для предотвращения акустической обратной связи в системе микрофон — усилитель — громкоговоритель — воздух, С этой целью в электромегафоне применен микрофон ДЭМШ, который укреплен так, что рот говорящего находится перед ним

(см. скан)

в непосредственной близости, гораздо ближе устья рупора громкоговорителя. Кроме того, ось рупора находится в плоскости нулевой чувствительности микрофона. Все это и обеспечивает отсутсвие акустической обратной связи.

Применяют рупорные громкоговорители и в качестве высокочастотных звеньев многополосных акустических систем. На рис. 6.22 в качестве примера приведен внешний вид высокочастотного звена двухполосной акустической системы для кинотеатров. Обращаэт на себя внимание, что отдельные рупоры собраны здесь в «соты» и их уртья расположены по сферической поверхности. Это сделано для расширения характеристики направленности, без чего изображенный комплект высокочастотных рупоров излучал бы звук узким пучком, и поэтому для всех направлений, отличных от осевого, уровень высоких частот относительно низких был бы очень малым.

Динамические диффузорные головки громкоговорителей, как правило, не применяют без акустического оформления, необходимого для получения от них удовлетворительных результатов. Причина этого в том, что при колебаниях диффузора без оформления сгущения воздуха, образуемые одной его стороной, нейтрализуются разрежениями, образуемыми другой его стороной. Применение же какого-либо оформления удлиняет путь колебаний воздуха между передней и задней сторонами диффузора, вследствие чего фазы соответствующих колебаний отличаются ужё не на 180° а на меньший угол, благодаря чему указанной выше нейтрализации колебаний не наступает. Это особенно важно на низких частотах, где размеры диффузора слишком малы по сравнению с длиной волны. Поэтому применение оформлений сильно увеличивает эффективность излучения на низких частотах. По конструкции оформлений, образующих совместно с головками громкоговорителей акустические системы, их можно разделить на встроенные и выносные. Встроенные системы отличаются тем, что одна или несколько головок громкоговорителей устанавливаются в том аппарате, оконечным звеном которого они Являются. Такими системами обладает большинство типов радиоприемников, магнитофонов, электрофонов. Выносные системы, как указывает их название, предстваляют собой отдельную конструкцию, включаемую электрически на выход одного из вышепреречисленных аппаратов, или усилитель низкой частоты, в свою очередь, являющийся оконечным электрическим звеном электроакустического тракта.

По области применения выносные системы можно разделить на абонентские громкоговорители радиотрансляционных сетей проводного вещания, акустические системы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, звуковые колонки, имеющие в основном профессиональное применение. Для профессиональных целей находят применение и так называемые

Рис. 6.20. Рупорные громкоговорители:

радиальные громкоговорители, предназначенные для ненаправленного в горизонтальной плоскости излучения:

Устройство абонентских громкоговорителей просто. На передней стенке обычно прямоугольного корпуса укрепляется головка громкоговорителя. Для абонентских громкоговорителей III класса, в основном выпускаемых промышленностью, применяются головки громкоговорителей типа ранее На переднюю или боковую стенку выходит ручка регулировки громкости, включаемая в первичную (высокоомную) обмотку трансформатора, подключенную к абонентской сети. Во вторичную (низкоомную) обмотку включается головка. Внутренний объем корпуса абонентского громкоговорителя Внутренний объем громкоговорителя II класса —

В качестве примера акустических систем бытовой аппаратуры рассмотрим трехполосный громкоговоритель типа внешний вид которого показан на рис. 6.23, а основные технические характеристики приведены в табл. 6.9. К особенностям данного громкоговорителя относится применение электромеханической обратной связи (ЭМОС), для реализации которой была разработана низкочастотная головка ЗОГД-6, снабженная пьезоэлектрическим датчиком, механически связанным со звуковой катушкой головки. Применение ЭМОС позволило более чем на уменьшить внутренний объем громкоговорителя закрытого типа по сравнению с фазоинвертором при одинаковой низшей рабочей частоте и, помимо этого, снизить нелинейные искажения на низких частотах. К другим особенностям громкоговорителя можно отнести наличие встроенного усилителя звуковых частот вместе с источником питания. На выходе усилителя включен пассивный разделительный трехполосный фильтр с частотами разделения 500 и 5000 Гц, аналогичный всем акустическим системам, в состав которых входят головки

В качестве примера звуковых колонок опишем звуковую колонку предназначенную для воспроизведения в основном речи на открытом воздухе (рис. 6.24). В ее металлическом кожухе на общей доске по вертикали установлены четыре диффузорных электродинамических громкоговорителя типа В кожухе установлен трансформатор с отводами, выведенными на плату. Благодаря возможности переключения можно использовать колонку на при линейном напряжении сети 30 или 120 В. Колонка комплектуется поворотным устройством, позволяющим изменять наклонее рабочей оси.

Благодаря большому стандартному звуковому давлению колонка может обеспечить довольно высокий уровень при минимальной мощности, что позволяет использовать ее для озвучения сравнительно больших площадей и на довольно большие расстояния — до при умеренных уровнях окружающих шумов. Основные параметры

Рис. 6.21. Электромегафон

Рис. 6.22. Высокочастотное звено профессионального двухполосного громкоговорителя

Рис. 6.23. Акустическая система

Рис. 6.24. Звуковая колонка

(см. скан)

(см. скан)

колонки приведены в табл. 6.10. Устройство радиального громкоговорителя показано на рис. 6.25. В круглом кожухе с рымом наверху для подвеса заключены четыре диффузорных громкоговорителя, расположенных под углами 90° друг к другу. Под основным кожухом находится также круглый отражатель, назначение которого — сделать более равномерной характеристику направленности в вертикальной плоскости. Технические данные радиальных громкоговорителей приведены в табл. 6.8.

Эксплуатация акустических излучающйх систем не представляет каких-либо затруднений. Следует лишь следить, чтобы они использовались в тех климатических условиях, которые указаны в технической документации на них. В агрессивных, взрывоопасных и искроопасных средах можно применять лишь те громкоговорители, работа которых в этих условиях оговорена в их технических условиях. Естественно, что следует оберегать акустические системы от механических повреждений и не подводить к ним напряжение, большее того, на которые они рассчитаны.

Специфическими повреждениями головок громкоговорителей и акустических систем являются повреждения диффузора или куполообразной диафрагмы. Если они просто помяты, то лучше всего восстановить их форму с помощью иголки для шитья.

Если в диафрагме или диффузоре образовалось отверстие, то на него нужно положить заплату; на гофр — из тонкой (промокательной) бумаги, наклеенной с помощью резинового клея, а на коническую часть диффузора или диафрагму — из бумаги типа кабельной, приклеенной клеем или Если оборвались выводы от звуковой катушки, то припаивать их нужно осторожно, следя за тем, чтобы канифоль или припой не растекались по проводнику. В противном случае проводник потеряет гибкость и скоро сломается.

При подведении слишком большого напряжения катушка может сгореть, или с каркаса могут сползти витки, что заклинивает катушку в зазоре.

Рис. 6.25. Радиальный громкоговоритель

Ремонт при этом получается сложный, поэтому головки дешевых типов лучше просто заменить. Дорогие головки громкоговорителей (низкочастотные) лучше ремонтировать в специализированных предприятиях.