Elektrodynamische Lautsprecherköpfe mit Flachmembranen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Die Entwicklung von Lautsprecherköpfen mit flachen Wabenmembranen begann bereits in den 80er-Jahren, doch erst vor relativ kurzer Zeit begann man damit, auch Lautsprecher herzustellen. Im vergangenen Jahr stellte unser Magazin Funkamateuren wiederholt Lautsprecher verschiedener Klassen vor, die auf Mobilfunkköpfen basieren, die von der St. Petersburger Firma „Zvuk“ hergestellt werden. Diese Informationen interessierten viele Leser, die mehr über die Vorteile solcher Köpfe erzählen und Parameter angeben wollten. Um ihren Wünschen nachzukommen, veröffentlichen wir einen Artikel ehemaliger Mitarbeiter von VNIIRPA über sie. A. S. Popov, der sich mit der Entwicklung von Köpfen mit Wabenmembranen beschäftigte.

Es ist bekannt, dass die Klangqualität von Lautsprechern von vielen Faktoren beeinflusst wird, vor allem aber von den darin verwendeten Lautsprecherköpfen. Unter diesen Umständen achten Elektroakustikspezialisten nicht nur auf die Verbesserung des Designs von Moving-Head-Systemen, sondern auch auf die Materialien der strahlenden Elemente. Daher haben sich in den letzten Jahren neben herkömmlichen Kegeldiffusoren auch Köpfe mit Flachmembranen durchgesetzt.

Die Hauptanforderungen an die physikalischen und mechanischen Parameter der Materialien der Strahlerelemente sind bekanntermaßen eine hohe Biegesteifigkeit, eine geringe Dichte und hohe innere Verluste. Je höher der erste dieser Parameter ist, desto breiter ist der Frequenzbereich des Kopfes und desto weniger Amplituden-Frequenz-Verzerrungen führt er in das Signal ein. Die Dichte des Materials des Strahlerelements bestimmt maßgeblich die Empfindlichkeit des Kopfes und schließlich tragen interne Verluste zur Dämpfung von Schwingungen bei Resonanzfrequenzen bei.

Seit Jahrzehnten wird Papierzellstoff zur Herstellung von Membranen in dynamischen Treibern verwendet. Mit der Entwicklung der Hi-Fi-Technologie begannen führende Hersteller hochwertiger Lautsprecher, um den Elastizitätsmodul und die inneren Verluste von Membranköpfen zu erhöhen, für ihre Herstellung alle Arten von Verbundwerkstoffen auf Zellulosebasis zu verwenden (z. B. Zellulose mit Kohlenstoff- oder Metallfasern). Aufgrund der geringen inneren elastischen Kräfte, die die Bauteile verbinden, war es jedoch nicht möglich, die Steifigkeit solcher Materialien wesentlich zu erhöhen.

Aus diesem Grund werden Polymermaterialien wie Mylar, Polyamid, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Olefinfolien, Tergal, Supronil, Keramikolefin, Polymergraphit usw. für die Herstellung von Emittern von Niederfrequenz-, Mittelton- und Hochfrequenzköpfen hochwertiger Lautsprecher sowie Schichtmaterialien (Mylar und Polyester mit Aluminiumsputtern, zweischichtiges Polypropylen) verwendet. Die Entwicklung der Technologie der chemischen Vakuumabscheidung ermöglichte die Gewinnung einer Reihe von Schichtmetallen (Titan-Borcarbid, Aluminium-Magnesium, Aluminium-Saphir usw.). Für gewölbte Membranen von Mittel- und Hochtonköpfen werden auch einfache Metalle verwendet: Aluminium, Titan, Berylliumlegierungen, poröses Nickel.

Die Herstellung vieler der oben aufgeführten Materialien erfordert jedoch sehr komplexe und teure technologische Prozesse. Darüber hinaus sind sie nicht universell, d. h. sie können nicht für die Herstellung von Abstrahlelementen aller Abschnitte des Lautsprechers (LF-, MF- und HF-Köpfe) verwendet werden.

Aus diesem Grund konnten Köpfe mit Strahlungselementen aus den oben aufgeführten Materialien die Köpfe mit Papierkegeldiffusoren nicht ersetzen und blieben bis vor kurzem nur einige erfolgreiche Errungenschaften führender ausländischer Unternehmen.

Auch die Analyse der Eigenschaften der Materialien der Strahlerelemente und der Designrichtungen der Lautsprecherköpfe für die Lautsprecher der Hi-Fi-Klasse wurde von den Spezialisten von VNIIRPA ständig durchgeführt. A. S. Popova [1 - 3, 4]. Die Ergebnisse der von ihnen in den Jahren 1980 - 1990 durchgeführten Grundlagenforschung. [5 - 8] zeigte, dass eine sehr interessante und vielversprechende Richtung im Design dynamischer Lautsprecherköpfe die Verwendung flacher Wabenmembranen als Abstrahlelement ist.

Einer der Hauptvorteile dieser Richtung ist die Eignung solcher Membranen für den Entwurf von Tiefton-, Mittelton-, Hochton- und sogar Breitband-Lautsprecherköpfen sowie die Möglichkeit, akustische Systeme für alle Zwecke zu schaffen, von Automobil- bis hin zu Hi-Fi- und High-End-Lautsprechern.

Es ist bekannt, dass eine flache Wabenmembran einen dreischichtigen Aufbau hat: eine Basis in Form einer Wabe aus Aluminiumfolie, die beidseitig mit Häuten aus Blechmaterialien bedeckt ist.

Dreischichtige Materialien auf Wabenbasis werden seit vielen Jahren in der Luftfahrtindustrie eingesetzt. Die Besonderheiten des Betriebs von Lautsprecherköpfen erforderten jedoch die Entwicklung neuer technologischer Verfahren und spezieller Anlagen zur Herstellung von Wabenmembranen [9].

Langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Köpfen mit flachen Wabenmembranen hat eine Reihe ihrer Vorteile gegenüber herkömmlichen Köpfen mit Papierdiffusoren gezeigt.

Erstens reproduzieren Köpfe mit Wabenmembranen einen breiteren Frequenzbereich mit minimaler Amplituden-Frequenz-Verzerrung des Audiosignals, was es ermöglicht, darauf basierende Lautsprecher mit einer Frequenzgangungleichmäßigkeit im Betriebsbereich von ±1,5 dB zu erstellen. Durch den Einsatz von Wabenmembranen können nichtlineare Verzerrungen deutlich reduziert werden. Auf ihrer Basis können leistungsstärkere Lautsprecherköpfe geschaffen werden, da bei ihnen die Wärme der Schwingspulen über die Membran in den umgebenden Raum abgeleitet wird, während sie bei Köpfen mit Papierdiffusoren durch die Details des Magnetkreises in die Lautsprecher gelangt.

Die ebene Oberfläche von Wabenstrahlern erfordert keine besonderen Maßnahmen zur Ausrichtung der Strahlungszentren, was das Design der Lautsprecher erheblich vereinfacht. Die elektroakustischen Parameter von Wabenköpfen werden weniger von Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst und sind in der Massenproduktion stabiler.

Derzeit hat Zvuk eine Reihe zellularer dynamischer Lautsprecherköpfe entwickelt. Ihre wichtigsten technischen Eigenschaften sind in der Tabelle aufgeführt. Das Aussehen eines der Köpfe (100GDN) ist in Abb. dargestellt. 1, und der Frequenzgang (mit einer Terzglättung) ist anders (75GDS) - in Abb. 2.

Basierend auf den in der Tabelle dargestellten Kapiteln werden eine Reihe von Sprechern („Lira“, „Neva“, „Rus“) produziert, mit denen die Leser bereits vertraut sind.

Literatur

1. Demidov O. F., Romanova T. P. Analyse moderner Materialien und Trends im Design ausländischer Lautsprecherköpfe mit gewölbten Membranen. - „Technologie der Kommunikationsmittel“, ser. TRPA, 1979, Nr. 3.
2. Belogorodsky B. A., Korenkova T. P. Erzwungene Vibrationen von gewölbten Lautsprechermembranen. - „Technologie der Kommunikationsmittel“, ser. TRPA, 1976, Nr. 1.
3. Romanova T. P., Polyakova I. B. Berechnung kuppelförmiger Membranen neuer Lautsprecherköpfe zur Wiedergabe mittlerer und hoher Frequenzen. - „Technologie der Kommunikationsmittel“, ser. TRPA. 1980, Nr. 1.
4. Demidov OF, Romanova TP Entwicklung neuer Lautsprecherköpfe mit gewölbten Membranen für die Wiedergabe mittlerer und hoher Frequenzen. - „Technologie der Kommunikationsmittel“, ser. TRPA, 1980, Nr. 1.
5. „Erfahrungen, Ergebnisse, Probleme“. Zusammenfassung der Artikel. - Ed. „Valgus“, Tallinn, 1985, S. 95–163.
6. Korenkov A. N., Romanova T. P. Berechnung des Designs flacher Wabenmembranen mit Versteifungen. Tagungsband der gewerkschaftsweiten wissenschaftlichen und technischen Konferenz „Perspektiven für die Entwicklung der Rundfunktechnik, Schallverstärkung und Akustik“. Leningrad, 1988.
7. Korenkov A. N. Schwingungen runder und quadratischer Wabenmembranen mit Versteifungsrippen. - „Technologie der Kommunikationsmittel“, 1990, Nr. 2.
8. Korenkov AN, Tovstik PE Erzwungene Vibrationen und Schallemission durch eine flache Waben-Lautsprechermembran. - „Technische Akustik“, Band II, Heft 1993, XNUMX.
9. Romanova T. P., Tarasov Yu. V. et al. Herstellung von Wabenmembranen für dynamische Lautsprecherköpfe. - „Technologie der Kommunikationsmittel“, ser. TRPA, 1990, Nr. 2, S. 37 - 55.

Autoren: T. Romanova, A. Bozhko, V. Popov, St. Petersburg

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