|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Akustischer Kurzschluss in einem Lautsprecher und seine Überwindung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Ist es möglich, neben dem mittlerweile weit verbreiteten Phasenwender- oder Closed-Box-System sowie den teureren Varianten von Horn- und Labyrinthlautsprechern auch ein anderes akustisches Design des Lautsprechers zu haben? Dieser Artikel beschreibt eine Methode zur Erweiterung der Bandbreite effektiv wiedergegebener tiefer Frequenzen in offenen Gehäusen und bietet praktische Lautsprecherdesigns. Wenn in einem Lautsprecher der Kegel eines elektrodynamischen Kopfkegels schwingt, versetzen seine Vorder- und Rückseite die Luft in Bewegung, wodurch abwechselnd Kompression und Verdünnung erzeugt werden. Wenn also der Druck auf einer Seite des Diffusors zunimmt, nimmt er auf der anderen Seite ab. Bei tiefen Frequenzen, wenn der dynamische Kopf kein akustisches Design hat (im freien Raum), kommt es aufgrund der Beugung von Schallwellen zu einem akustischen Kurzschluss und der resultierende Schalldruck im umgebenden Raum wird stark abgeschwächt. Um dieses schädliche Phänomen zu beseitigen, wird der dynamische Kopf in eine akustische Abschirmung eingebaut, die den kompensierenden Effekt der gegenphasigen Kompressions-Entladungs-Schwingungen beseitigt. Die Hauptkonstruktionen solcher Bildschirme und ihre Merkmale werden in [1-3] beschrieben. Erinnern wir uns kurz an diese bekannten Varianten. Eine Abschirmung, deren Abmessungen ausreichend groß sein müssen und mindestens der akustischen Wellenlänge bei der niedrigsten reproduzierbaren Frequenz entsprechen. Bei niedrigeren Frequenzen (mehrere zehn Hertz) sind die Abmessungen der Abschirmung groß – mehrere Meter, was für praktische Designs nicht akzeptabel ist. Eine Box mit offener Rückwand ist ein „gefalteter“ Schild. Ein solches akustisches Design des Lautsprechers war in den 30er und 60er Jahren des letzten Jahrhunderts weit verbreitet, als die Anforderungen an die Bandbreite reproduzierbarer Schallschwingungen gering waren. Eine Box mit einem Labyrinth, dessen Länge bei niedrigen Frequenzen der halben Wellenlänge entspricht [1], ist konstruktiv und fertigungstechnisch unverhältnismäßig aufwendig und daher praktisch nicht üblich. Ein Horn, ein divergenter Wellenleiter, wird ebenfalls verwendet, um die Tonausgabe zu erhöhen. Bei tiefen Frequenzen sind die Abmessungen des Horns zu groß. Geschlossener Kasten, meist mit schallabsorbierendem Material gefüllt, um stehende und andere Wellen zu verhindern. In diesem Fall wird die von der Rückseite des Diffusors abgestrahlte akustische Energie im Inneren des Kastens zerstreut. Ein geschlossener Kasten mit Phasenumkehrer ist heute eine der beliebtesten Arten von Akustikkonstruktionen und wurde bereits 1930 vorgeschlagen. Ein Phasenumkehrer ist ein Rohr oder Loch in einem Kasten. Der Phasenumrichter arbeitet in einem sehr schmalen Frequenzband und bei einem ausreichend breiten Spektrum an Niederfrequenzsignalen werden Einschwingvorgänge in Form einer „Färbung“ der Töne des Bassregisters verzögert. Dadurch klingen Musikinstrumente unterschiedlicher Klangfarbe sehr ähnlich, d. h. der Phasenumkehrer verzerrt tatsächlich den echten Klang. Wie bei der Vorgängerversion geht etwa die Hälfte der akustischen Leistung in der Box verloren. Das Fehlen eines anderen wirksamen akustischen Designs zwingt die Entwickler von akustischen Systemen (AS) dazu, diese technische Lösung zu verwenden [2, 3]. Die Überwindung des akustischen Kurzschlusses im Lautsprecher bei gleichzeitiger Schaffung eines einfachen und energieeffizienten akustischen Designs von Lautsprechern, die in einem breiten Schallfrequenzband praktisch ohne Schallverlust arbeiten, ist derzeit ein wichtiges und ungelöstes Problem [2, 4]. Die im Artikel beschriebenen technischen Lösungen, die akustische Kurzschlüsse ausschließen, ermöglichen die Nutzung des beschallten Raumes zur Steigerung der Effizienz der AU bei tiefen Frequenzen. Gleichzeitig sinken die Anforderungen an die akustische Gestaltung durch den Ausschluss stehender Wellen in der Box, da die Schallenergie der Rückstrahlung des Kopfes die Box in den Raum verlässt und diese zum Ausdruck bringt. Bei diesen Konstruktionen wird der Einfluss der durch das Volumen der Box begrenzten Elastizität der Luft verringert oder verschwindet vollständig und die Resonanzfrequenz des Lautsprechers erhöht sich. Schallenergie breitet sich in festen Materialien in Form eines Stroms aus, und die Ausbreitung orthogonal zur Strahlungsachse ist viel kleiner (bis zu -30 dB) als entlang der Strahlungsachse [5]. In der Luftumgebung gelten auch die Prinzipien der Vektoraddition der Schwingungsgeschwindigkeit, unabhängig von der Frequenz und Phase der summierten Schallschwingungsströme. Aus der Schwingungstheorie [6] ist auch bekannt, dass zwei harmonische Schwingungen mit gleicher Frequenz und beliebiger Phase zueinander, die sich senkrecht zueinander ausbreiten, nicht miteinander interagieren. Im Nahbereich der Emitter erweisen sich die Verhältnisse von Schwinggeschwindigkeit und Ausbreitungsgeschwindigkeit sowie die Wellenlänge a und der Durchmesser des Emitters d (Strahlungslöcher) als wichtig. Durch die Trennung der Schallströme der Direkt- und Rückstrahlung des Kopfes und deren Umwandlung in zueinander orthogonale Ströme kann der akustische Kurzschluss des Senders beseitigt werden. Durch konstruktive Maßnahmen – mit Hilfe eines „Wellenleiters“ – ist es möglich, den von der Rückseite des Lautsprecherdiffusors erzeugten Schallstrom um 90 Grad zu drehen, wie in Abb. 1 (Vektor B). In der Nähe des Punktes O addieren sich die Schwingungsgeschwindigkeiten der tangentialen Strömung aus dem Wellenleiter und der Strömung der Frontalstrahlung des Kopfes (Vektor A). Wenn die Strömungen und Schwingungsgeschwindigkeiten gleich sind, erhalten wir bei der Berechnung des resultierenden R einen Gesamtschalldruck, der 1,41-mal größer ist als jede der Komponenten.
Somit erhöht sich im Raum in der Nähe des Senders der Schalldruck p um 3 dB. Die von den Lautsprechern im Raum [7] abgegebene Schallleistung verdoppelt sich. Um für einen solchen Lautsprecher die gleiche Schallleistung zu erzielen, ist daher ein UMZCH mit halber Leistung erforderlich: Pa = p2V/Tc 10-5, W (bei Rr = 3 m), wobei V das Volumen des Raumes ist; Тс – durchschnittliche Zeit des optimalen Nachhalls; Rr – Auslegerradius. Wie aus der Formel ersichtlich ist, erhöht sich der Wert der akustischen Leistung Ra merklich, wenn auf die bekannten konstruktiven Lösungen für die akustische Gestaltung der Lautsprecher verzichtet wird. Angesichts der Wirkung des schallabsorbierenden Materials, das normalerweise in das geschlossene Gehäuse eines Lautsprechers gestopft wird, um die von der Rückseite des Kegels abgestrahlte Energie zu absorbieren, kann der tatsächliche Nutzen sogar noch größer sein. Dem erklärten Prinzip des Ausschlusses akustischer Kurzschlüsse folgend, entwickelte der Autor akustische Designkonstruktionen, von denen eine Variante in Abb. dargestellt ist. 2.
Bei einem Gehäuse mit blanker Rückwand 1 ist der untere Teil der Frontplatte 2 („gebrochenes Deck“) in einem Winkel zur Vertikalen geneigt und bildet mit dem oberen Teil der Frontplatte einen „Wellenleiter“ für erzeugte Schallwellen von der Rückseite des Lautsprecherkopfes. Bei der Berechnung des Designs ist es wichtig, die Bedingung zu erfüllen, dass die Querschnittsfläche des Wellenleiters, durch die sich der Schallfluss aus der Box ausbreitet, nicht kleiner ist als die Fläche der Rückseite des Diffusors. Andernfalls wird die Wiedergabe der tiefsten Frequenzen aufgrund der Restelastizität der Luft in der Box geschwächt. Die in der schalltoten Kammer des Akustischen Instituts der Russischen Akademie der Wissenschaften durchgeführten Messungen bestätigten die berücksichtigten Annahmen, was es uns ermöglicht, die in diesem Artikel vorgestellten Empfehlungen abzugeben. Der aus dem Wellenleiter austretende Schall ist im Hochfrequenzbereich abgeschwächt und klingt für das Ohr samtiger als der Schall des Frontalstroms. Die Musikalität des Klanges wird dadurch durch eine andere Richtung des expandierten Flusses keineswegs beeinträchtigt: Auch der Raum ist an der Entstehung des Klangbildes beteiligt und macht es dadurch voluminöser. Auch wenn der Raum viele Schallabsorber wie Teppiche und Polstermöbel enthält, gehen die Natürlichkeit des Klangs und seine Räumlichkeit nicht verloren. Auf Basis der vorgeschlagenen Methode entwickelte und fertigte der Autor ein Stereo-Lautsprechersystem „Tsunami“. Jeder der Lautsprecher des Systems verwendet einen 15-Zoll-Niederfrequenzkopf L-3712 (aus Deutschland) mit einer maximalen Leistung von 100 W und zwei Hochfrequenzköpfe 6GDV-4. Der Tonbereich ist in zwei Bänder unterteilt: 20...5000 Hz und 5000...25000 Hz. Der gemessene Wirkungsgrad im NF-Modus betrug 110 dB/VBt-m bei hervorragender Klangwiedergabequalität. Mit Hilfe dieses Lautsprechers wurde mit einer durchschnittlichen elektrischen Leistung von 5 W pro Kanal ein Saal mit 600 Personen beschallt. Die Ergebnisse experimenteller Studien an Proben von Lautsprechern und akustischen Systemen wurden vom Autor in einem Bericht auf der Nizhny Novgorod Acoustic Session [7] vorgestellt. Auf Abb. In Abb. 3 zeigt ein weiteres Lautsprecherdesign und ein Vektordiagramm der Ausbreitung der Schallströme A, B und R.
Schallstrom A ist frontal, Schallstrom B ist hinten. Der Vektor R ist das Ergebnis der Addition der Vektoren A und B. In dieser Abbildung sind die folgenden Bezeichnungen der Elemente: 1 - Tonkopf; 2 - Körper; 3 - Wellenleiter zur Ausgabe der Schallenergie der Rückstrahlung; 4 - Ausgangsloch des Wellenleiters; 5 - Wellenleiterwand; 6 - Vorderwand des Wellenleiters. Ein solcher Lautsprecher sorgt für eine diffusere Schallverteilung im Raum. An der Vorderwand des Lautsprechers sind zusätzlich Hochtonköpfe verbaut. Analyse der in Abb. gezeigten Vektordiagramme. Die Abbildungen 1 und 3 zeigen, dass das vorgeschlagene Verfahren zur Beseitigung der akustischen Schließung zwischen den Strömen A und B es ermöglicht, dieses schädliche Phänomen in Beschallungssystemen bei gleichzeitiger Energie- und Qualitätssteigerung zu überwinden. Experimentelle Arbeiten wurden mit 4A-32-Köpfen in einem großen geschlossenen Raum unter Verwendung eines GZ-33-Schallgenerators, eines VZ-33-Voltmeters, eines 43-32-Frequenzmessers und eines 00017-Präzisionsgeräuschmessers mit einem MKD-Kondensatormikrofon durchgeführt. Um Vergleichsparameter zu erhalten, wurde auch ein herkömmlicher Lautsprecher mit einem 4A-32-Kopf untersucht; Als Prototyp diente ein Serienlautsprecher 35GD-4 in einem geschlossenen Gehäuse. Sein gemessener Frequenzgang ist in Abb. dargestellt. 4.
Im Frequenzbereich 80 ... 12000 Hz beträgt die durchschnittliche charakteristische Empfindlichkeit etwa 94 dB/VBt-m mit Unebenheiten bis zu 26 dB. In das Gehäuse ist schallabsorbierendes Material eingelegt. Der Klang dieses Lautsprechers ist nicht von hoher Qualität. Auf Abb. Abbildung 5a zeigt die Ergebnisse der Messung des Frequenzgangs des Tsunami-Lautsprechers (sein Design ähnelt dem in Abb. 1 gezeigten) mit demselben 4A-32-Kopf. Die durchschnittliche Effizienz der Frontabstrahlung stieg im Frequenzbereich 98...40 Hz auf 20000 dB/VBt-m, die Frequenzgangungleichmäßigkeit sank auf 9 dB, das reproduzierbare Frequenzband erweiterte sich. Der Gewinn an elektroakustischer Effizienz des Prototyps und des AS „Tsunami“ betrug 6,4-mal!
Auf Abb. In Abb. 5,6 zeigt den Frequenzgang des Lautsprechers entlang des Vektors B, woraus folgt, dass das abgestrahlte Frequenzband 50..J6000 Hz mit einem Wirkungsgrad von 96 dB/W-m und einer Ungleichmäßigkeit im Band von 12 dB beträgt. Bei AS 35GD-4 und ähnlichen Modellen wird die Energie der Rückstrahlung des Kopfes in Wärme umgewandelt. AS vom Autor in Analogie zum Entwurf in Abb. erstellt. 2 mit Gehäusen der Röhrenfernseher „Rubin“, „Electron“ und anderen zeigten hervorragende Ergebnisse. Es wurden Köpfe 4A-32, 6GD-2 usw. verwendet, die tiefe Frequenzen gut wiedergeben können. Der Autor hat aufgrund der geringen Effizienz und des unzureichend breiten Betriebsfrequenzbandes keine Köpfe mit einem schweren Bewegungssystem verwendet. Die Herstellung der vorgeschlagenen Lautsprecher ohne akustischen Kurzschluss ist zu Hause möglich und bei der Entsorgung veralteter Geräte von Interesse. Das vorgeschlagene Verfahren zur Beseitigung akustischer Kurzschlüsse in einem Lautsprecher ermöglicht es, auch Hornlautsprecher deutlich zu verbessern. Auf Abb. In Abb. 6 zeigt einen vereinfachten Aufbau eines Hornlautsprechers 1, der auf der Grundlage eines herkömmlichen (Diffusor-)elektrodynamischen Kopfes 2 hergestellt wurde. Die direkte Schallemission erfolgt durch das Horn 3 und die Rückstrahlung vom Kopf durch einen symmetrischen Wellenleiter 4. An derselben Stelle ist ein Vektordiagramm der Schallstrahlungsflüsse in der horizontalen Ebene angegeben.
Die im Artikel vorgestellten AS-Designs, die auf der Grundlage der genannten Bestimmungen erstellt wurden, sind nur ein kleiner Teil der möglichen Variantenvielfalt. Literatur
Autor: V. Nosov, Moskau
Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten
02.05.2024 Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop
02.05.2024 Luftfalle für Insekten
01.05.2024
▪ Tragbare Geräte beeinträchtigen die Sprachentwicklung ▪ Neue ISOCELL-Sensoren von Samsung ▪ Qualcomm MDM9207-1 und MDM9206 LTE-Modems für IoT ▪ Sonnenkollektoren durch Sprünge und Grenzen
▪ Standortabschnitt Messgeräte. Artikelauswahl ▪ Artikel Worte sollten eng sein, aber Gedanken sollten weiträumig sein. Populärer Ausdruck ▪ Artikel Was ist ein Symbol? Ausführliche Antwort ▪ Artikel Kommandant. Jobbeschreibung
Kommentare zum Artikel: Eugene Es gibt und gab vor etwa vierzig Jahren eine einfachere Lösung, ohne "vom Bösen zu philosophieren". Zum Aufstellen der ersten Säule: ZG, Oszilloskop, ML. 19, Musikerohren. Und die Möglichkeit, die Lautstärke der Säule zu verändern. Auch die optimale Basswiedergabe wurde gefunden. Verwendet wurden sogenannte „Spectacular"-Köpfe, die an den Seitenwänden des Kinosaals angebracht waren. Sie waren bei großformatigen Kinos bestückt. Sie wurden ab Werk bestellt. Und die Lösung war sehr einfach. Schwingen Sie die Lautsprecherkegel ohne Luftwiderstand von hinten. In der Lautsprecherbox wurde ein hinteres Loch gemacht, dessen Bereich entsprechend der Charakteristik ausgewählt wurde, entsprechend der "Kurve", natürlich. Dann dieses Produkt könnte wiederholt werden. Die Besitzer der Lautsprecher haben es noch, die damals hergestellt wurden. Und, beachten Sie. Für die Wiedergabe wurden Verstärker nach Schema der ungarischen Steuerakustikeinheiten zusammengebaut. Montagesysteme in Funkzentralen. Ordentliche Tonstudios. Röhrenverstärker. Lampen für Endstufen des Typs - 1540. Es war schwer zu bekommen. Aber diese Tetroden sind langlebig und wenn man sie nicht mit Anodenspannung überlastet, können sie sehr lange arbeiten. Die Verstärkerschaltung für das Steuergerät ist sehr gut. Die durchschnittliche Leistung liegt bei 15 W. Ich erinnere mich jetzt nicht mehr an die Messungen. Aber diese Leistung ist für einen Raum von 150 Kubikmetern durchaus akzeptabel. Mit drei Streifen. HF. MF und LF Ich habe die Eigenschaften schon vergessen, aber die Frequenz des Verstärkers mit normalem Ausgang war sehr breit. Obertöne wurden nicht abgeschnitten. Bei herkömmlichen Lautsprechern wurden Filter verwendet, die Höhen und Mitten abschneiden, was eine etwas schlechtere Lösung darstellt. Jedoch...! Übrigens! Absolut einzigartiger Klang, Wiedergabe von NF durch einen Verstärker auf Doppeltrioden vom Typ 6H5-, 6H-7. Trafolose Schaltung. Es wurde für 17-Ohm-Lautsprecher hergestellt, die von RRR, Lettland, hergestellt werden. Der zweite ist leider gescheitert. Hände nicht erreichen. Und in Stereo wären sie sehr gut. Aber Sie können es auf Autotrans tun. Spitzenleistung bis zu XNUMX Watt. Panelstrahler vergisst man vergebens. Hier in der UdSSR hergestellt. Es war eine sehr gute Reproduktion. Sogar MOTOROLLA hat versucht, sie von uns zu kopieren. Ja, etwas ist schief gelaufen. Obwohl sie, die Gestreiften, hervorragende Wiedergabegeräte hatten. Für einen kleinen Raum und einen anständigen Lautsprecher waren Verstärker auf der Basis von doppelten leistungsstarken Trioden ziemlich ... Ein solcher Verstärker funktioniert auch noch. Damals galten wir, die wir mit hochwertiger Tonwiedergabe experimentierten, als Exzentriker. Spielt und spielt. Singt und singt. Dann erkannte ich plötzlich die hohe Qualität des Klangs! Ehemaliger Aussteller und Diplomsieger der XNUMX. Funkausstellung.
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite