Пружинные ревербераторы

В ревербераторах этого типа рабочим органом является стальная
спиральная пружина Пр, состоящая из двух частей, с витками, на-
мотанными в противоположном направлений (рис. 9.6). Концы пру-
жины крепятся к роторам электромагнитных датчика Д и прием-
ника П, которые через демпферы с помощью проволочек соединены
с неподвижными опорами. Как показано на-схейе рис. 9.6, часть сиг-
нала звуковой частоты подводится к катушке возбуждения первого
электромагнита, поле которого вынуждает ротор датчика совершать
крутильные колебания. Последние передаются пружиной ротору
приемника, в результате чего в обмотке второго электромагнита ин-
дуцируются электрические сигналы, подобные сигналам, поступаю-
щим к датчику. Часть энергии крутильных колебаний отражается
от ротора приемника в сторону датчика и вновь отражается, воз-
вращаясь к ротору приемника с некоторым запаздыванием. Потеря
энергии при каждом* отражении приводит к постепенному их зату-
ханию. -

Собственные частоты колебаний системы могут быть найдены,
если известна скорость распространения их вдоль пружины. Эта
скорость

где /"и р — радиус поперечного сечения проволоки и плотность ма-
териала, из которого она сделана; L и R — длина и радиус витка
пружины; е — модуль упругости Юнга.

Если считать пружину однбмерной системой, то согласно выра-
жению (9.7), ее собственные частоты ^определяются как:

(9.17)

Так как пружину только условно можно отнести к одномерным си-
стемам, то для нее это выражение имеет несколько другой вид, а
именно: ^

В этом выражении т — число витков пружины, а

(9.18)

представляет собой так называемую частоту среза, т. е. частоту, вы-
ше которой плотность частотного спектра пружины становится рав-
ной нулю. Учитывая это, выражение (9.18) можно переписать в
виде:

(9Л9)

Отсюда, интервал между соседними частотами спектра определится
как:

(9.20)

а время задержки отраженных сигналов выразится равенством:

Из выражений (9.19), (9.20) и (9.21) видно, что как значения -
собственных частот, их плотность спектра, так и время задержки
отраженных сигналов зависят прежде всего от материала и пара-
метров пружины ревербератора. Для расширения частотного диада-
зона ревербератора нужно увеличить частоту среза fm путем увели-
чения отношения t к R, что приводит, однако; к нежелательному
увеличению интервала А/_п между соседними частотами спектра.
Чтобы избежать этого, ревербераторы делаются из двух и более
пружин, имеющих все более высокую частоту срэза. Из формулы
(9.20) следует* что по мере увеличения собственной частоты f_n -инК:
тервал Afn сначала почти не меняется. Только при приближении
In к частоте _л среза /wU>n начинает быстро сокращаться, а спектр все
больше уплотняться. _v

Почти постоянными и малыми по величине будут временные ин-
тервалы Д£ между отражениями. Следовательно, спектр собственных
частот ревербератора в начале слабо уплотнен, что вызывает флюк-
туации в процессе затухания, а временной спектр уплотцен слишком,
что не отвечает спектрам, реальных помещений. Очевидно, ревербе-
ратор с несколькими пружинами может устранить флюктуации, но
устранить несоответствие в плотности временного спектра он не в
состоянии. -.-г..-•''•

- Данные улучшенных пружинных ревербераторов, например типа
ПР-3 с шестью пружинами, для которых At равно 29, 33, 43, 63,
71 и 77 мс, хорошо отвечают теоретическим расчетам. Они позво-
ляют получить Гис от 2 до 5,5 с (на /=400 Гц), достаточно широ-
кий частотный диапазон 150—4000 Гц и отношение полезного сиг-
нала к шуму больше 50 дБ. Однако и у таких ревербераторов име-
ется ряд недостатков: -

1. Их время реверберации не изменяется в процессе ^работы.

, '. - -169

2. Структура первых отражений неуправляема и не отвечает
структуре реальных помещений. Нужны дополнительные линии за-
держки.,

3. Не всегда удается устранить металлический призвук.

4. Уровень собственных шумов недостаточно низок.

Рис. 9.8. Схема включения маг- нитного ревербератора (а) и спектр поступающих от него сиг- налов (б)

Рис. 9.7. Снижение качества звучания при
увеличении искусственной • реверберации
(Г_и) и уровня подмешиваемого сигнала

Vw

Магнитные ревербераторы являются ревербераторами электро-
акустического типа и моделируют одномерную.акустическую систему,
для которой, судя по формуле (9.7), время задержки Д£ определя-
ется отношением:,

В этом случае L соответствует расстоянию между * головками вос-
произведения, ас — скорости звуконосителя. Следовательно, разум-
но выбирая эти параметры, можно управлять структурой ранних
отражений и создавать условия, характерные для помещений боль-
ших объемов. Но, в отличие от таких помещений, последующие «от-
раженные» сигналы, обусловленные обратной связью, не уплотняют-
ся, а многократно повторяют структуру начального этапа ревербе^
рационного процесса. Эта связь, так же как и при звукоусилении
[15], приводит к тому, что прямые сигналы uq, принятые головками^
и их повторения Щ имеют сдвиг по фазе на угод Ф.== 2тг/Д£. Уровень
самого сигнала в этом случае выражается суммой:

(9.22)

В связи с этими недочетами экспериментально был установлен
ряд ограничений в использовании ревербераторов. Как видно из
рис. 9.7, если нужно иметь Г_ис = 2 с, то только при JV = ~2QfrE
для речи (сплошные кривые) и —10 дБ для пения (прерывистые
кривые), подмешивание искусственной реверберации остается не-
заметны5Г^(различимость равна нулю). Если нужно больше Гис, то
уровень подмешиваемого сигнала N должен быть снижен. Кривые
1, 2, 3, 4 отвечают одинарному, двойному и т. д. порогу слухового
обнаружения подмешиваемого сигнала.