Лекции.Орг


Поиск:




Краткие теоретические сведения

Лабораторная работа №1

 

 

Тема: Измерение основных электрических параметров головок громкоговорителей

 

 

Цель: Научиться снимать частотную характеристику  и измерять среднюю мощность головок громкоговорителей.

 

Приборы и оборудование: Генератор низкочастотный, динамическая головка, вольтметр переменного тока (мультиметр).

 

Краткие теоретические сведения

Громкоговорителем называют электроакустичес­кий преобразователь, предназначенный для излучения звука в окружающее пространство.

По способу преобразования электрической энергии в акустическую громкоговорители делятся на элект­родинамические, электростатические (конденсаторные, пьезоэлектрические), электромагнитные и релейные. Наиболее широкое распространение получили элект­родинамические громкоговорители. В высококаче­ственных громкоговорителях применяются электро­статистические (конденсаторные) головки. Электромаг­нитные громкоговорители из-за низкого качества звучания практически не применяются. Релейные (пневматические) громкоговорители преобразуют энергию постоянного потока воздуха в акустичес­кую под воздействием механических колебаний и используются в сиренах.

По способу излучения различают головки пря­мого излучения и рупорные громкоговорители. В головках прямого излучения звук излучается не­посредственно в окружающее пространство. Голов­ки рупорных громкоговорителей излучают звук через рупор.

К основным характеристикам громкоговорителей относят следующие.

Номинальная мощность — электрическая мощ­ность, рассеиваемая на сопротивлении, равном но­минальному электрическому сопротивлению гром­коговорителя, ограниченная возникновением иска­жений, превышающих заданную норму.

Максимальная шумовая (или синусоидальная) мощность — электрическая мощность специально­го шумового сигнала (непрерывного синусоидально­го тока) в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений. Она должна быть не менее номинальной.

Коэффициент полезного действия — отношение излучаемой громкоговорителем акустической мощности к электрической мощности на частоте / или в полосе частот со средней частотой fср.

Номинальное электрическое сопротивление — активное сопротивление, которым замещают гром­коговоритель при измерении электрической мощности, потребляемой от источника сигнала. Это сопро­тивление соответствует минимальному значению модуля полного электрического сопротивления гром­коговорителя в диапазоне частот выше частоты. ос­новного резонанса. Номинальное сопротивление го­ловок составляет 4, 8, 16, 25, 50 Ом.

Среднее стандартное звуковое давление — сред­нее звуковое давление, развиваемое громкоговорите­лем в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра при подведении к нему напряжения, соответствующего мощности в 0,1 Вт. Рабочей осью называют прямую,  проходя­щую через рабочий центр (обычно геометрический центр симметрии выходного отверстия излучения) в направлении преимущественного использования. Головки динамические развивают стандартное звуко­вое давление 0,2...0,4 Па.

Характеристика направленности — зависи­мость звукового давления, развиваемого громкого­ворителем в точке свободного поля, от угла между рабочей осью громкоговорителя и направлением на эту точку. Характеристику (диаграмму) направлен­ности для одной плоскости представляют в поляр­ной системе координат. Нормированные диаграммы направленности обычно приводят в виде отношений звукового давления, измеренного под углом 0* к зву­ковому давлению

 в равноудаленной точке на рабочей оси, т.е. характеристики направленно­сти громкоговорителя зависят от частоты, поэтому их измеряют на ряде частот рабочего диапазона. В области низких частот - излучение ненаправленное. Направленным оно становится с повышением частоты.

Конструкция головки показана на рисунке 1. Ее можно разделить на две системы: магнитную и под­вижную.

Магнитная система головки состоит их магни­та 1, магнитопровода 2 и верхнего фланца 3. Маг­нит изготавливают из материалов с большой маг­нитной индукцией, например из феррит-бариевых соединений (2БА, 8БА). Магниты из феррит*ба-риевых соединений имеют, малые потоки рассеи­вания, позволяют уменьшать размеры магнита. В зависимости от конструкции магнита различают открытые и закрытые, магнитные системы. В зак­рытых магнитных системах (рисунок1) магнит вы­полняют в виде керна. Подвижная система голов­ки состоит из каркаса со звуковой катушкой 4,

 

Рисунок 1-  Конструкция электродинамической головки, прямого излучения.

Находящейся в кольцевом воздушном зазоре, диффузора 5, являющегося излучателем, гофрированного подвеса 6, соединяющего диффузор с диффузодержателем 8, центрирующей шайбы 9, фиксирующей положение звуковой катушки в зазоре магнитной цепи, колпачка 7, увеличивающего площадь диффузора и его жесткость. Звуковую катушку выполняют из тонкого провода, что позволяет обеспечить лучшее заполнение воздушного зазора. Выводы катушки соединяют с выходом усилителя звуковых частот. Диффузор изготавливают из пенопласта или бумажной массы методом литья. Угол раскрыва диффузора 90…180˚. При такой конструкции диффузора удается получить легкий и достаточно жесткий поршневой излучатель, диффузор при этом является одновременно элементом колебательной механической системы и излучателем звуковых колебаний в пространство. Центрирующую шайбу изготавливают из неплотных тканей и гофрируют Это позволяет уменьшить частотные искажения, которые возникали бы изза замкнутого объема воздуха между центрирующей шайбой и диффузородержателем.

Принцип работы головки динамической основан на взаимодействии переменного магнитного потока создаваемого током, протекающим по звуковой катушке, с постоянным магнитным полем, создававемым постоянным магнитом. В результате их взаимодействия появляется электродинамическая сила

где В – индукция в зазоре магнитной цепи; l- длина провода катушки; I – ток в витках звуковой катушки

Под действием электродинамической силы колеблется звуковая катушка, ее колебания предаются диффузору. При колебаниях диффузор приводит в движение частицы окружающей среды, создавая попеременное сжатие и разрежение ее. Среда при этом оказывает сопротивление возникающим колебанием. Это сопротивление называют сопротивлением излучения.

Звуковая катушка колеблется в магнитном поле, в ней наводится ЭДС, которая по правилу Ленца направлена на встречу приложенному напряжению. Поэтому ток в звуковой катушке

где U – напряжение, подводимое к звуковой катушке; е – ЭДС индукции; Zэл – собственное электрическое сопротивление катушки.

Преобразуем предыдущую формулу:

Из этого выражения следует, что при колебаниях звуковой катушки ее сопротивение увеличивается на величину , которую называют вносимым сопротивлением. Геометрическая сумма собственного и вносимо сопротивлений составляет полное электрическое сопротивление головки. Собственное электрическое сопротивление головки состоит из активного и индуктивного сопротивлений звуковой катушки.

 

Рисунок 2 – Эквивалентная схема подвижной системы

Вносимое сопротивление зависит от конструкции подвижной системы. Масса этой системы равна массе звуковой катушки и диффузора, гибкость с определяется гибкостью центрирующей шайбы и гофрированного подвеса, активное сопротивление системы зависит от трения в подвесе.

Согласно рисунка.2 полное электрическое сопротивление головки

где Zвн – вносимое сопротивление катушки. Вносимое сопротивление представлено на рисунке 2 в виде эквивалентных величин R’, C’, L’ которые соответственно зависят от трения, гибкости и массы подвижной системы. Собственное и вносимое сопротивления головки зависят от частоты, следовательно, функцией частоты является полное электрическое сопротивление. Зависимость модуля полного электрического сопротивления динамической головки от частоты приведена на рисунке 1.5. Из рисунка

 

Рисунок 3 – Зависимость полного сопротивления от частоты

видно, что первый максимум Zвх наблюдается на f0. Эта частота соответствует резонансу механической колебательной системы(основному резонансу):

На частоте f0 механическое сопротивление подвижной системы Zм минимально и активно, следовательно, вносимое сопротивление достигает наибольшего значения. Индуктивность звуковой катушки не велика, на низких частотах индуктивным сопротивлением катушки можно пренебречь, поэтому для частоты основного резонанса

При понижении и повышении частоты относительно f0 механическое сопротивление увеличивается, поэтому Zвн, а следовательно, и полное электрическое сопротивление головки уменьшаются.

Полное электрическое сопротивление головки достигает минимум на частоте fэм, которую называют частотой электромеханического резонанса. Сопротивление головки на частоте электромеханического резонанса уменьшается примерно до значения активного сопротивления катушки Rэ. Полное электрическое сопротивление головки на этой частоте принимают за номинальное. Причиной уменьшения Z является резонанс в последовательном контуре, составленном индуктивностью катушки L, и эквивалентной емкостью С’ во вносимом сопротивлении. Выше частоты fэм полное электрическое сопротивление головки увеличивается за счет увеличения индуктивного сопротивления индуктивного сопротивления звуковой катушки. Зависимость Zвм головки от частоты приводит к изменению режима работы усилителя, возникновению искажений. Усилитель рассчитывается на подключение головки с номинальным электрическим сопротивлением.

Условное обозначение головки состоит из цифр, указывающих номинальную мощность, букв ГД (головка динамическая), Н, Ш, С (низко-, средне- и высокочастотная) и цифр, указывающих номер разработки и номинальное электрическое сопротивление. Например, низкочастотная головка динамическая с номинальной мощностью 35 Вт и номинальным электрическим сопротивлением 8 Ом обозначается 35ГДН-1-8.

 

Отчет должен содержать:

1. Номер, тема, цель работы.

2. Схему измерений.

3. Таблицы измерений и вычислений 1 и 2

3. График зависимости выходного сигнала от частоты.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Вывод.

 

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные характеристики громкоговорителей.

2. Опишите эквивалентную схему подвижной системы динамической головки.

3. Опишите механический резонанс колебательной системы.

4. Опишите электрический резонанс колебательной системы.

 

Литература:

Б.Урбанский. Электроакустика в вопросах и ответах. М., Радио и связь., 1981.

В.Г.Игнатович, А.И.Митюхин. Регулировка и ремонт бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Мн., Вышейшая школа., 1992.



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Основные даты жизни Александра II | Краткие теоретические сведения.
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2018-10-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 338 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Настоящая ответственность бывает только личной. © Фазиль Искандер
==> читать все изречения...

824 - | 698 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.