Информация Как работает динамик громкоговоритель

Нелинейные искажения

Нелинейные искажения обычных электродинамических головок заложены в традиционные конструкциях магнитных систем с несимметричным и неравномерным распределением магнитной индукции в магнитном воздушном зазоре и несимметричной конической формой диффузоров, обладающих «парашютным эффектом” сопротивления воздуху, а также несимметричным размещением звуковых катушек в магнитной системе и нелинейной гибкостью подвесов подвижных систем .

Рис. 3. Сечение звуковой катушки 1 в магнитной системе 2 и графики зависимости магнитной индукции.

В сдвоенных головках по типу «диффузор к диффузору» достигаются следующие эффекты:

  • нелинейность гибкости подвесов подвижных систем частично компенсируется:
  • результирующая форма излучателя становится симметричной;
  • компенсируется несимметричное расположение звуковых катушек в магнитных системах; это наиболее полно достигается путем подбора экземпляров головок с одинаковым смещением звуковых катушек, вызванным погрешностью в сборке,
  • результирующее смещение подвижной системы в поршневом диапазоне сдвоенных головок становится симметричным относительно магнитной системы вследствие компенсации силы притяжения звуковой катушки с током к магнитопроводу и неравномерности магнитной индукции в зазоре магнитной системы.

На рис. 3 показаны сечение звуковой катушки 1 в магнитной системе 2 и графики зависимости магнитной индукции В1 и В2 в области зазоров сдвоенных головок ВА1. ВА2. Значения х, и х2 соответствуют глубине зазора.

В головках, сдвоенных по типу «диффузор за диффузором», устраняются только несимметричное расположение звуковых катушек в воздушных магнитных зазорах путем подбора экземпляров головок с противоположным смещением звуковых катушек, а также неравномерность АЧХ в низкочастотной полосе .

Выбор и установка аудиосистемы в вашу машину

 С чего же начать?

Между прочим, для качественного звука необходимо наличие хорошей магнитолы, поскольку она является главной в акустической системе. Предпочтительнее не экономить деньги, но в результате наслаждаться лучшим звучанием мелодии от лидеров рынка автомобильного звука. Потом можно перейти к подбору усилителей, проводов и, понятное дело, колонок.

Первоначально необходимо решить, что вам более необходимо — высококачественный и немножко басистый звук либо вибрация по автосалону и с такой оглушительностью, чтобы все замечали вашу машину, когда она проезжает поблизости.

Второй шаг

Для лучшего результата колонки лучше подобрать того же производителя, что и магнитолу, для создания наилучшего результата. Большинство людей уверены, что большие размеры радиодинамика улучшают его звук. Но к сожалению они глубоко заблуждаются. Выгоднее купить 3-полосные колонки, которые имеют параметры меньше 15 см для инсталляции в дверной панели.

В случае если вы хотите усовершенствовать звук, то купите усилитель того же производителя, что и колонки. В таком случае вам достаточно 2-х колонок, а также самого усилителя. Непосредственно в задние полки автомобиля можно разместить «блины».

Ими являются круглые динамики, размером до 22 см. Данные устройства сделают не только отличный бас, но и, само собой, они не смогут хорошо функционировать без усилителя. Чаще всего, такого вида колонки не ставят, а устанавливают 4 динамика по 13 см и 1 сабвуфер, для создания эффекта вибрации в автомобиле и получить наслаждение от прослушивания обожаемой музыки.

Автомобильные динамики существуют различные по размеру, сверхмощности и радиочастоте. Стоит понять — это далеко не значит, что чем огромнее габариты динамика, тем он считается круче.

Довольно достойными версиями для установки в передней дверной панели являются 13 или 16-сантиметровые 3-х полосные динамики с неплохим усилителем и, само собой, правильно подсоединённые. Настраивать и устанавливать желательно доверить специалисту. Хоть этот процесс можно сделать и в домашних условиях зачастую любительская установка и настройка считаются основанием плохого звучания.

И это в наилучшем случае. В ином случае абсолютно всё оборудование может сгореть. Лучшая аудиосистема не обойдётся без сильных динамиков. В большой части случаев их величина составляет 17 сантиметров. Для них подбирают 4-х канальные усилители с огромным количеством настроек.

Обращайтесь к знатокам для покупки высококачественной аудиоустановки, поскольку продавцы-консультанты в магазинах предложат что-нибудь дорогостоящее, а к сожалению, дорогое не всегда означает лучшее. Аудиоусилителей нынче существует широкий ассортимент: от наиболее слабых до огромнейших систем. Подбирая усилитель в автомобиль, сосредоточьтесь не на его внешнем виде, а на характеристиках.

Окончательный этап установки оборудования

Подключение является последним этапом установки. Необходимо покупать провода популярных производителей с отличным отпором и с блоками предохранителей

Важно подметить, что нигде не должно встречаться смоток — исключительно неповреждённые провода повсюду. Ведь различные сматывания обозначают, что качество в каком-то числе потеряно

И это самый лучший вариант. В ином случае есть возможность возникновения короткого замыкания. Где осуществлять подсоединение аудиосистемы в гараже либо в автосервисе – решать вам. Не желательно осуществлять такую процедуру самостоятельно.

При выборе отличных динамиков для вашего автомобиля лучше за полезной информацией обратиться в специализированные сервисные центры, ведь их работа состоит в установлении и настройке, а не доверяйте красивой оболочке. Остерегайтесь фальшивок и копеечных акустических аудиосистем. Всего вам хорошего при выборе лучших динамиков для своего автомобиля!

Приятного вам прослушивания любимых песен!

Литература

  • Электродинамический громкоговоритель — статья из Большой советской энциклопедии. 
  • Павловская В. И., Качерович А. Н., Лукьянов А. П. Акустика и электроакустическая аппаратура. 2-е изд. — М.: Искусство, 1986
  • Акустика. Справочник. Под ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1989.
  • Корольков В. Г., Сапожков М. А. Справочник по акустике. Под общ. ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1979.
  • Алдошина И. А. Электродинамические громкоговорители. — М.: Радио и связь, 1989.
  • Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. — М.: Радио и связь, 1985.
  • Иофе В. К., Лизунков М. В. Бытовые акустические системы. — М.: Радио и связь, 1984.
  • Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками. — М.: Энергия, 1978.
  • Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. — М.: Энергия, 1971.
  • В. В. Фурдуев. Электроакустика. — М.; Л.: тип. «Печат. двор», 1948. — С. 175-242. — 515 с. — (Физ.-матем. б-ка инженера). — 6000 экз. — ISBN 9785458387644.

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 16122-87. Громкоговорители. Методы измерения электроакустических параметров.
  • ГОСТ 23262-88. Системы акустические бытовые. Общие технические условия.
  • ГОСТ 27418-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Термины и определения.
  • ГОСТ 9010-84. Головки громкоговорителей динамические прямого излучения. Общие технические условия.
  • ОСТ 4.383.001-85. Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия.

Технические характеристики динамической головки

При определении мощностных параметров головки следует учитывать, что в СССР в разное время они выражались по разному — до 1985 года по ГОСТ 9010, позднее по ОСТ 4.383.001, требования которого ближе к международным нормам.

Основными техническими характеристиками динамической головки являются следующие.

  • Тип динамической головки — полно-диапазонная (широкополосная — ГДШ, головка динамическая широкополосная), низкочастотная (ГДН), среднечастотная (ГДС), высокочастотная (ГДВ).
  • Номинальный диаметр — как правило, внешний диаметр диффузородержателя (рамы). Реже — диаметр подвеса диффузора либо расстояние между противоположными крепёжными отверстиями. Для компрессионных драйверов — диаметр горла рупора.
  • Мощность — может быть указано несколько значений мощности:

    • Мощность по DIN 45500 — мощность (синусоидальная или музыкальная), при которой искажения сигнала не превышают 1%. В СССР существовало сходное понятие номинальной мощности, для которой, однако, не было установлено стандартного уровня искажений;
    • Предельная, RMS (Rated Maxmum Sinusoidal) — подводимая синусоидальная мощность, которую выдерживает головка в течение часа без разрушения. Головка может быть разрушена и гораздо меньшей мощностью, если динамик нагружается сверх своих механических возможностей на очень низких частотах (например, электронная музыка с большим количеством баса или органная музыка), также разрушение может быть вызвано перегрузкой («клипированием») усилителя мощности. В СССР использовался схожий параметр — паспортная мощность, однако измерялась она на шумовом сигнале в течение 100 часов;
    • Пиковая (краткосрочная) мощность (PMPO) — мощность, которую может выдержать громкоговоритель в течение короткого времени. В СССР это время нормировалось 1 секундой, в то время как в настоящее время этот параметр не нормируется. Может быть в десятки раз больше номинальной мощности. В 90-е годы многие производители электроники нижнего ценового уровня в Китае наносили это значение мощности на продукцию, однако для конечного потребителя эта мощность не имеет смысла.
  • Импеданс (номинальное сопротивление) — как правило, динамические головки имеют импеданс 2, 4, 8 или 16 Ом. Динамические головки наушников более высокоомные (32 Ом и более). Чем выше импеданс головки, тем бо́льшее напряжение звуковой частоты требуется подводить к головке для достижения номинальной мощности. Поэтому высокоимпедансные головки могут не развивать максимальную мощность при работе от УМЗЧ, имеющего недостаточно высокое напряжение питания (портативная техника с низковольтным питанием), а низкоимпедансные — создадут перегрузку (усилителя и самих себя), если подключены к усилителю с большим выходным напряжением, предназначенным для высокоимпедансных головок.
  • Частотная характеристика — измеренная, либо заявленная выходная характеристика на заданном диапазоне частот при входном сигнале постоянной амплитуды на всём заданном диапазоне. Как правило, указывается предел отклонений характеристики, например, «± 3 дБ».
  • Параметры Тиля — Смолла — набор электроакустических параметров, характеризующих головку как колебательную систему.
  • Чувствительность — уровень звукового давления, производимый динамической головкой при подаче сигнала мощностью 1 Вт, измеренное на расстоянии 1 м от головки. Более чувствительные динамические головки создают требуемое звуковое давление (громкость звука) при меньшей мощности сигнала, что позволяет использовать менее мощный УМЗЧ.
  • Максимальный уровень звукового давления — максимальное давление, которое может развить головка без своего повреждения либо без превышения заданного уровня искажений. Зависит во многом от чувствительности головки и её мощности. Данный параметр приводится, как правило, как измеренный на произвольном (по усмотрению производителя) диапазоне частот и типе сигнала.

История

В телефоне Белла и последующих конструкциях для преобразования электрических колебаний в акустические использовался электромагнитный капсюль. В нём мембрана из магнитомягкого материала колебалась в магнитном поле постоянного магнита и электромагнита. До конца 1920-х годов большинство громкоговорителей использовало именно этот принцип работы. Такие громкоговорители имели высокий уровень нелинейных и частотных искажений, а также потери из-за токов Фуко и гистерезиса.

Райс и Келлог демонстрируют динамический громкоговоритель

Первым катушку с током, движущуюся поперёк силовых линий, предложил использовать в громкоговорителе Оливер Лодж в 1898 году. В 1924 году Честер У. Райс (англ.)русск. и Эдвард У. Келлогг (англ.)русск. запатентовали наиболее близкую к современной конструкцию электродинамического громкоговорителя.

В 20-30-х годах XX века не были известны материалы для производства постоянных магнитов достаточной мощности, поэтому в громкоговорителях тех лет в магнитной системе использовались электромагниты. Кроме основной функции — создания магнитного поля для работы громкоговорителя они также выполняли функции дросселя, ослабляя фон тока питающей сети, вызванный недостаточной фильтрацией выпрямленного напряжения в источнике питания. Также для подавления фона могла применяться специальная антифонная катушка в магнитной системе громкоговорителя.

Применение

Для высококачественного воспроизведения сигнала громкоговорителю требуется воспроизводить сигнал в широком диапазоне частот с низким уровнем искажений (нелинейных, интермодуляционных, частотных и т.д.), в широком динамическом диапазоне и с максимально возможным КПД. Все эти требования невозможно учесть в конструкции простой динамической головки. Кроме того, из-за явления акустического короткого замыкания невозможно создать открытую динамическую головку, удовлетворительно работающую на средних и низких частотах. Для расширения диапазона частот может применяться диффузор сложной формы (гофрированный, с дополнительным конусом и т.д.). Однако для высококачественного воспроизведения звука используются сложные акустические системы, состоящие из нескольких более узкополосных головок, а также включающие в себя средства акустического оформления для повышения КПД и создания требуемых характеристик громкоговорителя (диаграммы направленности, АЧХ и т.д).

Устройство электродинамической головки благодаря свойству обратимости идентично по принципу действия устройству динамического микрофона, и, таким образом, эти устройства могут быть взаимозаменяемыми. Например, во многих конструкциях переговорных устройств, домофонов, и даже в подслушивающих устройствах, некогда монтировавшихся спецслужбами в приёмники проводного радиовещания, в качестве приёмника звука — микрофона могли использоваться динамические головки.

Принцип работы

При подаче электрического сигнала звуковой частоты катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магнита под действием силы Ампера перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, увлекая диффузор и через неё создавая волны разрежения и сжатия в воздухе. Связка «диффузор-катушка» колеблется с частотой подаваемого тока. При малой толщине магнитопроводов, образующих зазор, действительно работает только малая часть катушки, приблизительно равная толщине магнитопроводов зазора. Выходящие за пределы зазора части катушки почти не работают, у таких динамиков очень низкий коэффициент полезного действия. Силу, действующую на катушку, можно вычислить, применив закон Ампера


F=BIl{\displaystyle F=BIl},

где B{\displaystyle B} — индукция магнитного поля в зазоре, I{\displaystyle I} — ток проходящий через катушку, l{\displaystyle l} — часть длины провода катушки, находящаяся в зазоре магнитопроводов.


l=nπd1{\displaystyle l=n\pi d_{1}},

где n{\displaystyle n} — число витков катушки, находящихся в зазоре, d1{\displaystyle d_{1}} — диаметр катушки.


n=hd2{\displaystyle n=h/d_{2}},

где h{\displaystyle h} — толщина магнитопроводов, образующих зазор, d2{\displaystyle d_{2}} — диаметр провода катушки.

Для повышения коэффициента полезного действия динамика необходимо увеличивать толщину магнитопроводов, образующих зазор, при этом пропорционально увеличению зазора уменьшается магнитная индукция в зазоре B{\displaystyle B}, но увеличивается относительная рабочая часть катушки, то есть относительная рабочая часть длины провода катушки l{\displaystyle l} до некоторой величины, после которой относительная рабочая часть длины провода катушки начинает уменьшаться. При изменении амплитуды электрического сигнала звуковой частоты также изменяется положение диффузора. Так как электрический сигнал звуковой частоты, подаваемый на катушку, имеет частоту в пределах слышимости человеческого уха (16—20 000 Гц), то и диффузор колеблется относительно постоянного магнита с такой же частотой.

Здесь следует сделать замечание, что реальная частота колебаний диффузора большинства динамических головок и прилегающих слоёв воздуха лежит в пределах примерно 300—12 000 Гц, причём чем меньше и проще громкоговоритель, тем меньше этот частотный диапазон и тем менее линейна его амплитудно-частотная характеристика. На частотах за пределами этого диапазона излучаемая мощность незначительна. Для воспроизведения наиболее низких частот (примерно 16—250 Гц) небольшие по размерам динамические головки вовсе непригодны.

Колеблющийся диффузор создаёт в воздухе звуковые волны, воспринимаемые ухом человека. Таким образом, с помощью динамической головки электрический сигнал звукового диапазона частот с усилителя преобразуется в звук.

Следует повториться, что при воспроизведении наиболее низких частот из частотного диапазона, воспроизводимого динамиком, работает вся поверхность диффузора, а при воспроизведении высших частот из частотного диапазона — только центральная его часть, что располагается над катушкой. Поэтому в широкополосных динамиках часто в центре устраивается металлическая, полимерная или бумажная накладка — купол в целях улучшения воспроизведения высоких частот.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector