Практика «Головки громкоговорителей и акустические системы»

Головки громкоговорителей преобразовывают электрические сигналы зву-ковой частоты, создаваемые на выходе радиоприемного устройства, электрофона или магнитофона в звуковые колебания. В бытовой радиоэлектронной аппаратуре применяют электродинамические головки громкоговорителей. Работа такой головки основана на взаимодействии постоянного магнитного поля, образующегося в зазоре магнитной системы, с переменным электрическим током, протекающим по виткам звуковой катушки. Таким образом, с помощью подвижной системы происходят звуковые колебания воздуха в момент протекания токов звуковой частоты по звуковой катушке.

Головки громкоговорителей характеризуются следующими основными электроакустическими параметрами:

1. полное электрическое сопротивление;

2. частотная характеристика;

3. номинальный диапазон частот;

4. максимальная мощность;

5. стандартное звуковое давление;

6. коэффициент гармонических искажений.

В зависимости от диапазона воспроизводимых звуковых частот головки громкоговорителей подразделяются на:

     »широкополосные;

     »низкочастотные;

     »среднечастотные;

     »высокочастотные.

Широкополосные головки используются для перекрытия всего диапазона частот, усиливаемых трактом звуковой частоты электрофона, магнитофона или радиоприемного устройства. Нижняя частота рабочего диапазона различных типов широкополосных головок составляет 63 - 315 Гц, а верхняя - 5-12,5 кГц. Наибо-лее широким диапазоном частот обладают головки с мощностью 3-5 Вт, используемые в звуковоспроизводящих устройствах высокой группы сложности, а наиболее узким - головки с малой мощностью, используемые в аппаратуре низкой группы сложности.

Низкочастотные головки используются в акустических системах в качестве низкочастотного звена. Они воспроизводят низкочастотную часть спектра звукового сигнала. В зависимости от типа головки диапазон воспроизводимых частот может быть в пределах от 30-1000 Гц до 63-5000Гц.

Среднечастотные головки громкоговорителей воспроизводят диапазон частот от 200 до 5000Гц.

Высокочастотные головки обладают рабочим диапазоном частот от2-5 до 18-25 и более.

С 1987 года взамен действовавшего ГОСТ 9010-84 введен новый отраслевой стандарт - ОСТ4.383.001-85 "Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия". Основным параметром в новом стандарте принята не номинальная, а максимальная шумовая (паспортная) мощность головок. Она же и указана в их наименовании.

Новое наименование головок состоит из цифр и букв: первые цифры указывают на паспортную электрическую мощность в ваттах; буквы ГД - головка динамическая; далее следует буква, соответствующая виду головки: Н - низкочастотная, С - среднечастотная, В - высокочастотная, Ш - широкополосная; последующие цифры указывают на порядковый номер разработки головки. Затем могут быть указаны номинальное электрическое сопротивление и частота основного резонанса, например, зГДШ-2-8-140.

В соответствии с ГОСТ 23262-88 акустические системы по электрическим и электроакустическим параметрам разделяются на три группы сложности: 0 (высшая), 1 и 2-я. Условное обозначение состоит из букв и цифр, означающих: первые две цифры - номинальную электрическую мощность в ваттах; буквы АС - акустическую систему, третья цифра - группу сложности, четвертая и пятая цифры - порядковый номер разработки модели, например, 10АС-207.

В высококачественной акустической системе напряжения сигнала с входа усилителя, поданное на вход акустической системы, фильтром из дросселей и конденсаторов разделяется на полосы низких, средних и высоких звуковых частот. Далее разделенные сигналы подаются на соответствующие динамические головки. В результате осуществляется воспроизведение широкой полосы частот с малыми искажениями, приближая звучание акустической системы к естественному.

Для лучшего воспроизведения звука ящик акустической системы дополнительно оборудуют акустическим экраном и другими устройствами, например, фазоинвертором. Последний бывает с двумя отверстиями, каждое из которых имеет вдвое меньшую площадь, иногда с пассивным излучателем, когда в одно из отверстий помещают подвижную головку без магнита и катушки, но с диффузором.

Экран, фазоинвертор, пассивный излучатель способствуют подъему частотной характеристики громкоговорителя в области низких звуковых частот, отчетливому воспроизведению басов. Просветы в стыках стенок и перегородок резонаторов тщательно шпаклюются. Свободный объем ящика заполняется звукопоглощающим материалом, например поролоном.

От одиночного громкоговорителя, независимо от его типа, трудно получить качественное воспроизведение высоких и низких частот. Значительно улучшается звучание при использовании однотипных громкоговорителей, резонансные частоты которых отличаются на 20-30 Гц. При этом уменьшается общая неравномерность частотной характеристики, так как пики и провалы на характеристиках не совпадают и частично компенсируют друг друга.

При работе двух или более громкоговорителей их диффузоры должны двигаться синфазно (одновременно в одну и ту же сторону), иначе качество и громкость звучания будут хуже, чем при одном громкоговорителе. Это значит, что у громкоговорителей, имеющих один фронт излучения, диффузоры в один и тот же момент должны двигаться в одинаковых направлениях. Акустическая система состоит из двух и более громкоговорителей. Последние должны быть обязательно сфазированы между собой. Фазировка головок громкоговорителей можно производить различными способами.

Фазировку с помощью звукового генератора осуществляют, подавая на один из фазируемых громкоговорителей сигнал частотой 100-300 Гц такой величины, чтобы на громкоговорителе развивалась мощность, соответствующая 0,1 номинальной. После прослушивания звучания поданного сигнала параллельно первому громкоговорителю подключают второй. Если при этом громкость звучания заметно возрастает, то громкоговорители сфазированы правильно. В случае уменьшения громкости звучания необходимо изменить полярность подключения у второго громкоговорителя на обратную. Таким же образом параллельно двум сфазированным громкоговорителям подключают поочередно все остальные.

Фазировку головок громкоговорителей в акустических системах можно произвести с помощью омметра. Для этого прибор переводят на самый низкий предел измерения постоянного тока и щупы прибора подключают к выводам звуковой катушки громкоговорителя. Если затем осторожно нажать на диффузор, то при движении звуковой катушки в магнитном поле постоянного магнита в ней появится ток. В зависимости от того как подключены щупы прибора, стрелка отклонится вправо или влево. Отметив на выводах звуковой катушки полярность включения прибора, те же операции повторяют со вторым громкоговорителем. При параллельном включении громкоговорителей соединяют одноименные выводы катушек, а при последовательном - разноименные. Определенная таким образом полярность должна сохраняться и между группами громкоговорителей, соединенными через разделительные конденсаторы и фильтры.

При отсутствии прибора фазировку можно производить с помощью батареи напряжением 1,5-4,5 В. Для этого к выводам звуковой катушки подключают батарею и подбирают такую полярность включения, чтобы диффузоры громкоговорителей двигались в одну сторону. Отметив полярность на выводах громкоговорителей, их соответственно включают в схемы. В сложных акустических системах объемного звучания или двухканального усиления фазировка громкоговорителей усложняется.

Настройку сложных трехполосных акустических систем начинают с проверки их работоспособности путем поочередной подачи сигналов частотой 100, 1000 и 10000 Гц и напряжением, соответствующим номинальной выходной мощности. При этом сравнивается громкость звучания на каждой частоте, которая должна быть примерно одинакова. Отсутствие звука, звучание с пониженной громкостью или искажениями на любой из подаваемых частот указывает на неисправность в разделительном фильтре или в соответствующем громкоговорителе (низкочастотном, среднечастотном или высокочастотном).