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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Akustische Systeme mit kreisförmiger Strahlungscharakteristik (AS-Raumfeld). Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Audio Die Hauptaufgabe der elektroakustischen Klangwiedergabe (in der idealisierten Version) besteht darin, sicherzustellen, dass das sekundäre Schallfeld am Hörort dem primären am Ort des eigentlichen Geschehens entspricht. Wenn wir auf der Straße, im Wald, auf dem Feld oder an einem anderen Ort sind und zuhören, können wir die Quellen dieser Geräusche von allen Seiten ganz frei lokalisieren. Die meisten Schallquellen in der Welt um uns herum sind (im Vergleich zur Wellenlänge der Schallschwingungen) nahe Punktquellen. Diese Quellen strahlen ein sich dynamisch änderndes Frequenzspektrum ab und je nach Standort der Schallquelle über dem Boden oder Bodenniveau entsteht eine halbkugelförmige oder kugelförmige Welle. Wenn ich das Beispiel einer vibrierenden Saite nenne, mag ich Einwände dagegen haben, aber nehmen wir eine E-Gitarre, bei der sich der Tonabnehmer näher am Ende der Saite befindet. Es scheinen nur hohe Frequenzen zu sein, aber der Tonabnehmer überträgt ein breites Frequenzspektrum. Von jedem Abschnitt der Saite kann nahezu das gesamte Spektrum der Schwingungsfrequenzen erfasst werden. Stellen wir uns gedanklich folgendes Experiment vor: In der Wand eines Raumes ohne Fenster werden im Abstand von beispielsweise 2 m zwei Öffnungen zur Straße hin mit einem Durchmesser gleich dem Diffusor des Lautsprechers ausgeschnitten. Somit erhalten wir das Äquivalent eines Lautsprechersystems, das für unterschiedliche Frequenzen ein unterschiedliches Strahlungsmuster aufweist und das Muster für hohe Frequenzen schmaler ist. Wir sitzen im Raum und versuchen zu verstehen, was auf der Straße passiert. Und jetzt gehen wir nach draußen – die Geräusche werden uns umgeben. Auf die Rekonstruktion des räumlichen Schallfeldes richten sich die Bemühungen der Entwickler von räumlichen Feldakustiksystemen (ASFS). Die meisten existierenden Systeme sind Vektorsysteme, d. h. gerichtete Strahlung, zumindest in einem Teil des Audiofrequenzbands. Die Aufgabe bei der Bewertung eines Raumes besteht darin, ihn an allen Punkten mit einem gleichmäßigen Schallfeld (Druck) ohne Maxima und Einbrüche zu füllen. Stellen Sie sich ein solches Experiment vor – einen Spiegelraum, und dieser muss gleichmäßig beleuchtet sein. Wenn wir gerichtete Lichtlaternen (Vektorstrahler) nehmen, erhalten wir getrennte Lichtstrahlen, die von Spiegelwänden reflektiert werden, es gibt Maxima und Einbrüche. Wenn wir eine ungerichtete matte Lampe (oder zwei voneinander entfernte Lampen) verwenden, erhalten wir einen Raum, der mit gleichmäßigerem Licht gefüllt ist. Aus diesem Experiment kommen wir zu dem Schluss, dass eine geringere gerichtete Schallemission der Lautsprecher ein gleichmäßigeres Schallfeld erzeugt. Die als Schallquellen verwendeten dynamischen Köpfe erlauben es nicht, den gesamten hörbaren Frequenzbereich ohne spürbare Verzerrungen wiederzugeben. Um dieses Problem zu lösen, werden Bandköpfe hergestellt, die für ihr Frequenzband optimiert sind. Somit bestehen die Lautsprecher aus mehreren Köpfen, die mit Abstand auf der Frontplatte der Lautsprecher angebracht sind, und nur ein Teil des Audiosignalspektrums wird jedem der Streifenköpfe zugeführt, und jeder dieser Köpfe hat sein eigenes Richtcharakteristikmuster. Bei Mehrwegelautsprechern mit beabstandeten dynamischen Köpfen gibt es einige Probleme: unterschiedliche Signalverzögerungszeiten in den Bändern aufgrund der Verzögerung in den Crossover-Filtern, nicht punktuelle Emission des Schallspektrums, was zu einer Verschiebung des Strahlungsmusters im Band führt Trennungsbereich. Die unterschiedliche Richtcharakteristik der Streifenstrahler, je nach Standort der Zuhörer, führt zu einer klanglichen Färbung des Klangs von Musikinstrumenten. Fazit: Das sekundäre Schallfeld kann grundsätzlich nicht dem primären entsprechen – Abb. 1. Es stellt sich unweigerlich die Frage: Was tun?
Zunächst ein wenig Geschichte. Im Jahr 1898 erfand Oliver Lodge den dynamischen Lautsprecher, dessen Design bis heute weitgehend erhalten ist. 1948 wurde auf der Londoner „Radio Show“ Tannoys erster „DualConcentric“-Lautsprecher vorgestellt, der erste Zwei-Wege-Koaxialtreiber, der einem Punkt entspricht. Es war wirklich ein Durchbruch, der bis heute seine Vorteile behält, allerdings hat ein Koaxiallautsprecher mit Horn-Hochfrequenzstrahler aufgrund der Verschärfung der Richtwirkung mit zunehmender Signalfrequenz nur einen sehr kleinen Hörkomfortbereich. Bei der koaxialen Bauweise befindet sich der Hochfrequenzstrahler oben auf dem Kegel des Tieffrequenzstrahlers, der als bewegliches (!) Horn fungiert und je nach Position des Hörers die Klangfarbe beeinflusst. Der nächste Schritt zur Schaffung von APMS wurde vom Ingenieur V. I. Shorov gemacht. Das von ihm entwickelte Akustiksystem 30AS103P wurde im Werk Yantar hergestellt und in [1] beschrieben. Dies ist ein Zwei-Wege-Lautsprecher, bei dem zwei dynamische Köpfe in einer horizontalen Ebene installiert sind und jeder auf seinen eigenen Streukegel gerichtet ist, wodurch Vektorstrahlung in skalare (ungerichtete) umgewandelt wird. Da der Hochfrequenzstrahler (Kopf) über dem Niederfrequenzstrahler installiert ist, erhalten wir keine absolut punktförmige Quelle, sondern in der horizontalen Ebene eine Quelle mit kreisförmigem Strahlungsmuster. Ein weiterer Schritt zur Schaffung einer punktuellen omnidirektionalen (genauer gesagt mit Strahlungsmuster) Schallquelle war der von Yu. Gribanov und A. Klyachin vorgeschlagene Entwurf (Abb. 2).
Darin sind an den sechs Seiten des Lautsprechergehäuses sechs Paar Köpfe verbaut. Dieses AS kann nicht ASPP genannt werden, da es eine Vektorkomponente der Strahlung gibt. Aber es ist eine punktförmige omnidirektionale Schallquelle. Es gibt noch einen weiteren Nachteil: Das gleiche Signal wird von mehreren Köpfen ausgesendet und es ist unmöglich, deren synchronen Betrieb und identische Parameter zu erreichen. Dies kann zum Verlust feinster Nuancen des Soundtracks führen. Die von A. Vinogradov und A. Gaidarov vorgeschlagene sogenannte Gegenöffnung AS (Abb. 3) entspricht besser der Ideologie von ASPP.
Im gesamten AF-Band wird eine virtuelle punktförmige omnidirektionale Schalldruckquelle erzeugt. Die vertikale Komponente der Schallwelle wird etwas unterdrückt. Aber wir kehren wieder zum gleichen Problem wie im vorherigen Fall zurück – eine absolut symmetrische Struktur wird nicht erhalten. Bei hohen Frequenzen können die von den beiden Köpfen ausgesendeten Schallwellen phasenverschoben sein und die daraus resultierende Interferenz führt zu einer Verzerrung des Originaltons. Die Verzerrung ist natürlich geringer als bei der vorherigen Methode (weniger Köpfe), aber das Problem bleibt bestehen. Es gibt ein weiteres Problem bei diesem Design. Durch die Verwendung von zwei Breitbandköpfen ist es nicht immer möglich, den erforderlichen Frequenzbereich wiederzugeben, selbst wenn Sie Koaxial (Zweiwege) verwenden. Es ist nicht möglich, die erforderliche Dreispurigkeit in einem solchen Bauwerk zu realisieren. Das Funktionsprinzip des dritten AMS-Typs ist aus dem konventionell in Abb. dargestellten Aufbau leicht zu verstehen. 4. Durch den Ausschluss der Hälfte des Lautsprechersatzes der Gegenblende AS lassen sich dessen inhärente Nachteile vermeiden. Außerdem sendet es Schallwellen mit kreisförmigem Muster über den gesamten Frequenzbereich aus.
Derzeit produziert unser Unternehmen, das über eine Reihe von Patenten für solche AUs verfügt, APCS nach zwei Strukturen. Zweispurig, hergestellt nach Abb. 5, sind in drei Volumen erhältlich: 5, 10 und 40 Liter für den häuslichen Gebrauch in Wohnräumen. Für kleine Kinosäle wird ein spezielles automatisches 1000-W-Steuerungssystem hergestellt, das für einen hohen Schalldruck sorgt. Die Struktur des ASPP, dargestellt in Abb. 6 implementiert ein Dreiband-Spektrumtrennungsprinzip, das das Problem der Kopfauswahl erheblich vereinfacht. Zu den Produkten des Unternehmens gehört auch ein ASPP mit einem Gehäusevolumen von 70 Litern, das für die hochwertige Wiedergabe stereophoner Tonträger konzipiert ist.
Wenn wir über die Eigenschaften des AES sprechen, können wir im Vergleich zu Lautsprechern mit direkter Strahlung von einer gewissen Abschwächung des Anschlags im Klang von Instrumenten ausgehen, da der Schall in alle Richtungen abgestrahlt wird und nicht auf die Zuhörer gerichtet ist. Doch was bringt der Einsatz solcher Lautsprecher in realen Räumen? Es entsteht ein gleichmäßiges räumliches Klangfeld – egal, wo Sie sich befinden, der Klang hat überall die gleiche Klangfarbe. Egal, ob Sie vor den Lautsprechern oder seitlich stehen, der Klang verändert sich nicht, Sie sind von einem gleichmäßigen Klangfeld umgeben. Es ergibt sich eine sehr angenehme Beschallung großer Flächen: Ein ungewöhnliches Gefühl von Behaglichkeit und emotionaler Beteiligung schaffen eine Umgebung, die mit herkömmlichen Lautsprechern unerreichbar ist. Die hier gezeigten drei AMS-Typen schöpfen die Vielfalt der verschiedenen Möglichkeiten nicht aus. Es ist weitgehend bedeutungslos, eindeutig zu sagen, dass ein Klang besser oder schlechter als ein anderer ist als ein anderer, wenn er eine bestimmte Qualitätsschwelle überschreitet: Wahrnehmung ist das Reich der Emotionen, und sie sind unterschiedlich, daher gibt es viele Verstärker und akustische Systeme. Klar ist jedoch, dass dieser Klang der uns umgebenden Natur näher kommt. Betrachten Sie als Beispiel das von unserem Unternehmen hergestellte AC200-Lautsprechersystem. Dieses System wird in Tisch- und Hängeversion mit dynamischen Köpfen von ASA Laboratory [2] hergestellt. Als Tieftöner verwenden wir das Modell B1602.8 und als Hochtöner das Modell T252.4. Auf Abb. 7 zeigt eine vereinfachte Zeichnung des AC.
Diese vertikale Bauweise der Lautsprecher ermöglicht die Verwendung einer Röhre als Gehäuse, was im Vergleich zu herkömmlichen kubischen Gehäusen günstig ist. Als Ummantelung 11 (Abb. 8) wurde ein PVC-Kunststoffrohr 200x4,9x2000 gewählt, das insbesondere in der Kanalisation zum Einsatz kommt. Ein Rohr mit einer Länge von 2 m reicht für zwei Lautsprecher. Die Ringe 1, 2, 6, 10 bestehen aus 16 mm dickem MDF. Auf Abb. In Abb. 9 zeigt eine Zeichnung der Teile 2, 6. Die Teile werden mit Senkschrauben 3x19 mm (3-4 Stk.) an der Karosserie befestigt. Der Filter 2 ist an Teil 9 befestigt, der im unteren Teil des Gehäuses installiert ist; er verfügt über ein Loch für den Ausgang des Signalkabels. Teil 6, auf dem die dynamischen Köpfe montiert sind, wird im Gehäuse 11 unter der Bedingung montiert, dass die obere Ebene des Rings bündig mit der Unterkante der Fenster des Gehäuses 11 abschließt. Zum Verlegen des Kabels zum HF-Kopf 4. Es wird keine selbstschneidende Schraube installiert, sondern der Draht wird zum HF-Kopf geführt, der auf irgendeine Weise befestigt wird (auf Hauben, auf einer aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von 5 ... 1 mm gelöteten Struktur). und mit selbstschneidenden Schrauben befestigt, die den LF-Kopf befestigen. Die Hauptanforderung besteht darin, den erforderlichen Abstand zwischen dem HF-Kopfkegel und dem Streukegel 1,5 bereitzustellen. Der in Abb. 3, kann aus MDF oder dickem Kunststoff hergestellt werden. Zur Versteifung kann der Kunststoffkegel aufgeschäumt werden.
Eine glänzende, lackierte Kegeloberfläche ist wünschenswert, um Verluste bei hohen Frequenzen zu reduzieren. Der Kegel wird mit Kleber auf Teil 2 befestigt. Als Schallabsorber wird ein dünner synthetischer Winterizer verwendet, der dicht gestopft wird; Das Kriterium für die Packungsdichte ist die Abwesenheit von Murmeln im Tieftonregister. Sie können versuchen, eine 5 ... 10 cm dicke Schicht feiner Aktivkohle zu gießen, die von oben mit synthetischem Winterizer abgedeckt werden muss. Die Teile 1 und 10 bestimmen die Optik und können lackiert oder furniert werden. Teil 1 wird mit Dübeln oder kleinen selbstschneidenden Schrauben an Teil 2 befestigt, Teil 10 mit selbstschneidenden Schrauben unter Freigabe des Verbindungskabels. Um den Rednern eine Präsentation zu geben, können Sie einen „Strumpf“ aus dünnem Synthetikstoff nähen und diesen mit einem Tacker am Ober- und Unterteil befestigen 2. Die Crossover-Filterschaltung ist in Abb. 11 dargestellt. elf.
Der Induktor L1 ist mit einem Lackdraht mit einem Durchmesser von 0,5 ... 0,8 mm auf ein Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 25 mm gewickelt, die Wickelbreite beträgt 20 mm. 120 Drahtwindungen mit einer Länge von 10,2 m erzeugen eine Induktivität von 0,3 mH. Kondensator C1 - K73-17 oder K78-2 (besser). Der Widerstand R1 mit einem Widerstand von 0,2 Ohm besteht aus hochohmigem Draht: Man nimmt ein mehrere Meter langes Stück, misst seinen Widerstand und beißt den Teil ab, der dem gewünschten Widerstand entspricht. Der Drahtdurchmesser muss mindestens 0,2 mm betragen. Die Phase (Polarität) des Einschaltens der Köpfe wird empirisch bestimmt. Das Diagramm hier zeigt die Polarität optimiert bei Messung mit rosa Rauschen. Literatur
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