Осевая чувствительность

Рабочий центр — обычно геометрический центр симметрии выходного отверстия излучателя. Для сложных излучателей рабочий центр указывается в описании громкоговорителей.

Неравномерность частотной характеристики и эффективно воспроизводимый диапазон частот определяются по частотной характеристике, снятой на рабочей оси. Рабочая ось обычно совпадает с геометрической осью излучателя, а для сложных излучателей она указывается в описании громкоговорителей.

Среднее звуковое давление р _ср — среднеквадратичное значение звукового давления, развиваемого громкоговорителем в определенном диапазоне частот в заданной точке свободного поля. Усредняют значения звукового давления, измеренные на частотах, распределенных равномерно в логарифмическом масштабе.

Среднее стандартное звуковое давление р _ст — среднее звуковое давление, развиваемое в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра при подведении к громкоговорителю напряжения, соответствующего подводимой электрической мощности 0,1 Вт.

В справочниках иногда приводится номинальное звуковое давление р _ном, отличающееся от среднего стандартного тем, что определяется оно при подведении номинальной мощности.

Характеристическая чувствительность Е _х — отношение среднего звукового давления p _cр, развиваемого громкоговорителем в номинальном диапазоне частот на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра, к корню квадратному из подводимой электрической мощности Р _э:

Между характеристической чувствительностью и средним стандартным звуковым давлением существует прямая связь: р _ст= Е _Х√0,1.

Для расчетов часто пользуются понятием осевой чувствительности громкоговорителя по напряжению, под которой подразумевают отношение звукового давления р _1, развиваемого на рабочей оси на расстоянии 1 м от рабочего центра громкоговорителя в свободном поле, к подводимому напряжению: Е _ос = р ₁/ U. Эта чувствительность зависит от частоты.

Входное сопротивление громкоговорителя — Z _вх Так как в общем случае Z _вх зависит от частоты, то в справочниках приводят номинальное электрическое сопротивление — минимальный модуль полного электрического сопротивления громкоговорителя в диапазоне частот выше частоты основного резонанса механической колебательной системы громкоговорителя.

Характеристика направленности — зависимость звукового давления р _θ, развиваемого громкоговорителем в точке свободного поля (находящихся на одинаковом расстоянии от рабочего центра), от угла между рабочей осью громкоговорителя и направлением на указанную точку. Обычно эту характеристику нормируют по отношению к осевому звуковому давлению р _ос:

Характеристика направленности изменяется в зависимости от частоты, поэтому ее измеряют или на ряде частот, или для заданной полосы частот. Характеристику направленности, снятую в плоскости, называют диаграммой направленности. Диаграмму направленности обычно изображают в полярных координатах (рис. 6.1). При этом радиус-вектор соответствует величине R(Q) [см. (6.2)]. Иногда диаграмма направленности строится для значений 20 lg R (θ) в децибелах.

Рис. 6.1. Диаграмма направленности громкоговорителя; φ —угол излучения

Определяют ее для ряда плоскостей, проходящих через рабочую ось. Если излучатель громкоговорителя имеет осевую симметрию, то его характеристика направленности тоже будет иметь осевую симметрию. В этом случае достаточно иметь характеристику направленности только для одной плоскости. В большинстве случаев достаточно иметь диаграммы направленности для двух взаимно перпендикулярных плоскостей.

Направленность характеризуют коэффициентом осевой концентрации Ω.

Коэффициентом осевой концентрации называют отношение квадратов величин звукового давления, измеренных в условиях свободного поля на определенном расстоянии от рабочего центра громкоговорителя: на рабочей оси (р ²_ос) и усредненного по всем радиальным направлениям (р ²_θср), исходящим из рабочего центра:

Следовательно, для ненаправленных громкоговорителей коэффициент осевой концентрации равен единице, так как р _{θ ср}= р _ос, а для направленных — больше единицы (он может достигать нескольких десятков). Акустическая мощность излучателя представляет собой поток энергии через всю сферическую поверхность.

Коэффициент осевой концентрации можно определить еще и как отношение квадратов осевых значений звукового давления, развиваемых направленным и ненаправленным громкоговорителями, при условии, что они излучают одинаковую мощность, т. е.

Это определение показывает, что осевая концентрация энергии больше у того громкоговорителя, у которого при равной излучаемой мощности развиваемое звуковое давление на оси будет больше.

Коэффициент нелинейных искажений измеряют для ряда заданных частот при подведении к громкоговорителю синусоидального напряжения, соответствующего номинальной мощности, а иногда и для так называемой рабочей мощности.

КПД громкоговорителя. В паспортных данных КПД громкоговорителя обычно не приводится. Вместо него указывают стандартное звуковое давление или характеристическую чувствительность, однозначно связанные между собой и с акустической мощностью.

Осевая чувствительность громкоговорителя может быть представлена в следующем виде:

где p ₁/ v _м— акустическая чувствительность; v _м/ F =1/ Z _м — механическая чувствительность; F/i = К _св — коэффициент электромеханической связи; i/U = Z _BX — электрическая характеристика; Z _м —полное механическое сопротивление подвижной системы (модуль); Z _BX — входное электрическое сопротивление громкоговорителя (модуль); p ₁ — звуковое давление на расстоянии 1 м от громкоговорителя; U — подводимое напряжение к нему. В заключение приведем классификацию громкоговорителей. По принципу преобразования громкоговорители делятся на электродинамические (в просторечии - динамики), электростатические и релейные. Электромагнитные из-за низкого качества звучания теперь не применяются.

По типу излучателя громкоговорители делятся на диффузорные и рупорные, а также на одиночные и групповые. Электростатические по типу преобразователя делятся на конденсаторные, электретные и пъезо-громкоговорители. К релейным относятся только пневматические громкоговорители.