Главная > Электроакустика
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

4.17. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО АППАРАТА

При разработке конструкций электроакустических аппаратов перед инженером и конструктором возникает задача определения ряда основных размеров аппарата.

Из формул общей теории часто невозможно извлечь достаточно подробных рекомендаций по выбору размеров. В этом случае могут оказаться полезными соображения по оптимизации конструкций путем выбора размеров, обеспечивающих максимальную чувствительность, или кпд, или диапазон передаваемых частот при

некоторых заданных условиях, налагаемых технологическими соображениями или сортаментом материалов и т. п.

Приведем два примера такой оптимизации.

1. Рассмотрим ленточный электродинамический микрофон. Формула (4.51) позволяет рассчитать чувствительность ленточного микрофона по известным размерам ленточки, полюсных наконечников и данных индукции в рабочем зазоре. Конструктору предоставляется подбирать эти размеры так, чтобы получить те или иные оптимальные соотношения.

Обычно объем и магнитные свойства магнитопровода заданы, так как магнит определяет габариты микрофона. Габариты микрофона, в свою очередь, заданы тем, что микрофон должен быть мал по сравнению с длиной волны на верхней границе передаваемого диапазона частот. Однако этого недостаточно, чтобы определить оптимальные размеры ленточки полюсных наконечников. Из ф-л (4.50), (4.52) и (4.68) видно, что при согласованной нагрузке чувствительность микрофона можно представить в виде:

коэффициент, определяющий характеристику в области нижних частот; то же, в области верхних частот.

В средней части диапазона

Задаваясь величиной частотных искажений на краях рабочего диапазона частот, можно выбрать и т. е. периметр полюсных башмаков и натяжение ленточки при заданной ее массе. Однако остается неясным, на каком основании следует выбирать массу ленточки, ее длину и ширину, так как эти размеры различным образом входят в величины

Введем обозначения:

V — длина зазора между полюсными наконечниками;

полная длина растянутой ленточки, к — коэффициент гофра;

площадь зазора, равная площади ленточки, на которую действует звуковое давление;

толщина ленточки;

— радиус эквивалентного поршня, для которого подсчитывается соколеблющаяся масса воздуха. Площадь эквивалентного поршня принимается равной площади ленточки

- периметр полюсного башмака, пропорциональный волновому запозданию коэффициент пропорциональности;

электрическое сопротивление ленточки;

— удельное сопротивление материала ленточки;

— магнитная индукция в зазоре.

Считая приближенно, что магнитная индукция у поверхности полюсных башмаков по всей их площади одинакова, найдем энергию магнитного поля: Учтем энергию рассеянного поля, введя коэффициент Тогда полная энергия поля составит:

Ее можно выразить также через индукцию и размагничивающую силу поля действующую в магнитной цепи микрофона на его магнит: где V — объем магнита, заданный по габаритным условиям. Для каждого магнитного материала существует вполне определенная зависимость Из двух уравнений:

можно определить если учесть, что полный поток индукции через магнит равен полному потоку во внешнем поле:

Рис. 4.57. Зависимость остаточной индукции и энергии (внешнего поля от размагничивающего поля для высококоэрцитивного сплава

На рис. 4.57 изображена зависимость Для высококоэрцитивного магнитного сплава. остаточная индукция в замкнутом магните, — коэрцитивная сила. Точка на кривой соответствует максимальной отдаче удельной энергии магнита во внешнее поле. Участок кривой от точки до 1 хорошо аппроксимируется зависимостью:

Из (4.141) и (4.143) найдем:

Используя (4.144) и введенные выше обозначения, запишем:

Выражение (4.145) имеет максимум по двум переменным, когда:

Рассмотрим теперь коэффициент Для получения оптимальной частотной характеристики принято выбирать вносимое затухание так, чтобы

Тогда и резонансную частоту ленточки выбирают по величине допустимых искажений на границе диапазона а именно: При помощи (4.145) и (4.148) и выражения для сопротивления ленточки находим:

Наконец, задаваясь при можно найти

Теперь из (4.142) и (4.149):

Зависимости (4.145), (4.146), (4.149), (4.150) представляют собой сводку расчетных формул, позволяющих по заданным величинам ем, и коэффициентам а определить основные конструктивные размеры микрофона. Для находим: (для алюминиевой ленточки),

2. Рассмотрим оптимизацию размеров электроакустического аппарата — диффузорного громкоговорителя.

Используя общий прием отыскания кпд преобразователя, можно получить известную формулу для определения кпд диффузорного громкоговорителя:

где телесный угол, в который излучает громкоговоритель; при помещении его в ящик при работе в экране — полная масса подвижной системы, которая состоит из массы излучателя с ооколеблющейся массой воздуха, массы каркаса подвижной катушки и массы провода катушки; площадь излучающей поверхности; V — объем провода катушки; удельное сопротивление провода катушки; скорость звука и плотность воздуха; В — индукция в зазоре. Кпд максимален, когда максимальна величина: . Площадь излучающей поверхности задана, так как диаметр диффузора не должен быть велик по сравнению с длиной волны. Таким образом, конструктор может варьировать параметры, входящие в величину

Пусть сумма масс провода катушки и остальной части подвижной системы с присоединенной массой воздуха. Можно записать плотность материала проводника), тогда:

Если конструктор имеет возможность каким-то путем выдержать заданное значение индукции в зазоре В независимо от конфигурации подвижной системы, то максимум (4.151) получится при Если задано значение магнитной энергии в зазоре — то условия оптимума будут другие. Так как зазор но необходимости несколько шире, чем катушка, то можно написать:

зазор между обмоткой и краем зазора в магнитной цепи; ширина обмотки катушки; средний диаметр обмотки; высота зазора магнитной цепи; К—коэффициент, учитывающий заполнение проводом полезного пространства зазора. Тогда вместо (4.151) получим:

Теперь максимум будет зависеть от величины зазора

Наконец, конструктору может быть задан объем магнита и магнитная характеристика материала. Тогда аналогично тому, как это было показано в предыдущем примере, можно написать:

Теперь вместо (4.151) получим:

Анализ этого выражения показывает, что площадь боковой поверхности зазора будет оптимальная при условии Если же конструктору задана боковая поверхность зазора, то оптимальная ширина его будет:

Таким образом, видно, что оптимизация электроакустического аппарата может быть осуществлена различными путями. Для решения этой задачи может оказаться необходимым учитывать технологические возможности, сортаменты материалов и в зависимости от этого выбирать тот или иной путь оптимизации.

1
Оглавление
email@scask.ru