Тема 9. 1. Основные технические характеристики громкоговорителей

Громкоговорителем называется пассивный электроакустический - преобразователь, предназначенный для излучения звука в окружающие пространство. Он может содержать одну или более головок, необходимое акустическое оформление и пассивные электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы).

Головка громкоговорителя — самостоятельный узел, предназначенный для преобразования сигнала звуковой частоты из электрической формы в акустическую, и содержащий для такого преобразования все конструктивные элементы.

Чтобы судить о качестве преобразования энергии громкоговорителем, вводят ряд характеристик и параметров.

Назовем основные электрические и электроакустические показатели громкоговорителей.

1. Номинальное электрическое сопротивление — активное сопротивление, которым замещают громкоговоритель при измерении электрической мощности, потребляемой от источника сигнала.

Номинальное электрическое сопротивление определяется наименьшим значением модуля полного электрического сопротивления в диапазоне частот выше частоты основного резонанса. Напомним, что частота основного резонанса определяется собственной частотой механической (или акустико-механической) системы громкоговорителя, которая определяет его нижнюю граничную частоту.

2. Электрическая мощность - мощность, рассеиваемая на сопротивлении, равном номинальному электрическому сопротивлению громкоговорителя, при напряжении, равном напряжению на зажимах громкоговорителя.

Номинальная мощность — электрическая мощность, ограниченная возникновением искажений, превышающих заданное значение.

Паспортная мощность — наибольшая неискаженная электрическая мощность усилителя, от которого громкоговоритель может длительное время удовлетворительно работать на реальном звуковом сигнале без тепловых и механических повреждений. Паспортная мощность не может быть меньше номинальной мощности.

3. Частотная характеристика звукового давления - зависимость от частоты звукового давления, развиваемого скорость громкоговорителем в точке свободного поля, находящейся разрежений, расстоянии от рабочего центра, при постоянном напряжении на зажимах громкоговорителя. Звуковым полем называется область звукового поля, в которой влияние отражающих поверхностей пренебрежимо мало. Рабочим центром для головок прямого излучения называется геометрический центр симметрии излучающих отверстий головок. Рабочим центром рупорных громкоговорителей является геометрический центр симметрии излучающего отверстия рупора. Прямая, проходящая через рабочий центр громкоговорителя и перпендикулярная плоскости излучающего отверстия, называется рабочей осью громкоговорителя.

4. Неравномерность частотной характеристики звукового давления — отношение максимального значения звукового давления к минимальному в заданном диапазоне частот, выраженное в децибелах.

5. Номинальный диапазон частот - диапазон частот, в котором указаны параметры и характеристики громкоговорителя.

6. Эффективно воспроизводимый диапазон частот — диапазон частот, в пределах которого уровень звукового давления, создаваемого громкоговорителем на рабочей оси, понижается по отношению к уровню, усредненному в октавной полосе частот в области максимальной чувствительности, на 10 дБ.

7. Среднее звуковое давление — среднеквадратичное значение звукового давления, развиваемого громкоговорителем в заданном диапазоне частот в заданной точке свободного поля. Усреднение производят по значениям звукового давления на частотах, распределенных равномерно в логарифмическом масштабе.

Среднее стандартное звуковое давление — отношение среднего звукового давления, развиваемого громкоговорителем в эффективно воспроизводимом или номинальном диапазоне частот (указывается в технических условиях) на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м от рабочего центра, к корню квадратному из десятикратной подводимой электрической мощности:

где Р_ст — среднее стандартное звуковое давление, Па; Р_ср — среднее звуковое давление, П_а; Р_эл — электрическая мощность, подводимая к громкоговорителю, Вт.

8. Характеристика направленности — зависимость звукового давления, развиваемого громкоговорителем на частоте или в полосе частот со средней частотой в точке свободного поля, находящейся на определенном расстоянии от рабочего центра, от угла между рабочей осью громкоговорителя и направлением на указанную точку.

Характеристика направленности строится в полярной системе координат. С этой целью измеряется величина звукового давления Р, создаваемого громкоговорителем на данной частоте в точках свободного поля, равно удаленных от рабочего центра громкоговорителя, но находящихся под различными углами б к его рабочей оси. При построении характеристики направленности на графике принято откладывать величину относительного звукового давления, которую вычисляют по формуле

где Р_о — звуковое давление, измеренное под углом к рабочей оси громкоговорителя;

Р_п — звуковое давление, измеренное на том же расстоянии на рабочей оси громкоговорителя.

При построении характеристики направленности в направлении данного угла откладывают радиус-вектор, численно равный величине для данного угла, конец радиус-вектора отмечают. Через отмеченные точки проводят кривую, являющуюся характеристикой направленности громкоговорителя.

Принято рассматривать направленность громкоговорителей в пределах углов

от 0° до ±90°.

Направленность громкоговорителя зависит от частоты излучаемых колебаний, поэтому при ее построении указывают, какой частоте (или полосе частот) она соответствует. Обычно исследуют характеристики направленности для нескольких частот, взятых в различных участках номинального диапазона частот.

9. Приведенный КПД — отношение излучаемой громкоговорителем акустической мощности к электрической мощности на частоте f или в полосе частот со средней частотой f.

Акустическая мощность — средняя по времени мощность излучаемого громкоговорителем в окружающее пространство сигнала на частоте / или в полосе частот со средней частотой f.

КПД громкоговорителя зависит от частоты. Опытное определение КПД громкоговорителя затруднено, так как сложно измерить акустическую мощность.

10. Коэффициент нелинейных искажений — отношение спектральных компонентов излучаемого громкоговорителем сигнала, отсутствующих в спектре электрического входного сигнала и обусловленных нелинейностью громкоговорителя, к спектральным компонентам излучаемого громкоговорителем сигналу, присутствующим в спектре электрического входного сигнала.

Определения всех приведенных характеристик соответствуют действующему ГОСТу. Следует отметить, что ГОСТ нормирует величину среднего стандартного звукового давления для громкоговорителей не менее 0,2 Па, неравномерность частотной характеристики в номинальном диапазоне частот (не более 14 дБ), величину номинального электрического сопротивления головок, номинальные мощности головок, выбор граничных частот, величину нелинейных искажений, основные размеры.