тике проектирования громкоговорителей использ1ТОт модель Щ. шинного расчета звукового поля [2.12], в которой подвижная св. стема громкоговорителя рассматривается как система сопряжен, иых оболочек вращения с различной геометрией образукящ. (плоской, купольной, конической, гофрированной и т. д.) и pai личными законами изменения физнко-механических параметре!

вдоль образующей (см. рис. 2.4). Д. любой системы сопряженных оболоч решается полная система уравнен (2.5) с учетом геометрических и кт магических граничных условий, поз( ляюшнх ввести на каждой линии со пряжения скачки непрерывности обра, зуюшей, наличие упругих защемленич, сосредоточенных масс и т. д. С помощью разработанного в [2.12] комплеь са программ последовательно вычисля-ются спектр собственных частот, спектр собственных форм и составля ющих вектора смещений и*. Результаг расчета для громкоговорителя с коиу.:- ной Диафрагмой и тороидальным пои-весом дан иа рис. 2.5. По получеинии значениям ы* вычисляется звукова давление в дальнем поле по формуле Кирхгофа [2.10], что является первым приближением к решению задачи. Следующим этапом в развитии этих работ является построение расчетных моделей внешних и внутренних звуковых полей для прямоугольных оформлений, т. е. полного решения задачи (2.1)... (2.3). Некоторые результаты в решении этих задач получены в работах [2,13] ... [2.15]. Результат расчета АЧХ с >че-том алияння оформления показан иа рнс 2.6.

Z г Гц

Рис. 2.5. Спектр собственных частот и собственных форм колебаний для низкочастотного громкоговорителя

rif to rii*rii

10 10 io* m

Рис 2.6. Амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя: с - измеренная, б- с считанная

Переходные искажения

Уровень переходных искажений, возникающих в АС, в значительной степени зависит от конструктивных и физико-механических параметров используемых в ней громкоговорителей. Результаты анализа переходных процессов, возникающих в громкогово

ригелях различных конструкций [2.18], позволяют выявить в них следующие характерные особенности: в области низких частот фор-isa переходного процесса определяется основной резонансной частотой громкоговорителя ft. так как при возбуждении на любой частоте внутри диапазона примерно fo... 10 fo спад колебаний происходит с частотой fo. Параметры переходного процесса (декре-цент колебаний А, время затухания t) зависят в этой области частот прежде всего от упругих характеристик подвесов, параметров магнитной цели, от характера изменения индуктивности катушки при больших смещениях. Поэтому для уменьшения времени зат5хания и уровня переходных искажений на низких частотах применяют различные методы механического демпфирования в подвесах (смазкн, пропитки, спецматериалы и т. д.), стабилизации индуктивности звуковой катушки (короткозамкиутые колпачки иа керне, увеличение высоты керна и т. д.), увеличения електромаг-кнтиого демпфирования и т. д.

В области средних и высоких частот характер TiepexoflHOro процесса определяется структурой резонансов подвижной системы: на частотах пиков АЧХ, обычно совнадающих с резонансными частотами диффузора, переходный процесс носит близкий кэкспо-неицнальному характер. На провалах АЧХ переходный процесс имеет характер биений и происхоцит с частотами ближайших пи-тв. Измерения декремента колебания Д и времени спада т на резонансных частотах подаолили построить их зависимость от частоты, .формы образующей, распределения толщины и плотности иа диффузоре и т. д. Результаты измерений iDOKasbiearoT, что для громкоговорителей с диафрагмами нз обычных материалов (различных сортов целлюлозы) (рнс. 2.7), в области низких частот т laBHO примерно 10 мс, в области высоких - приблизительно 1 мс 2.16], что существенно выше субъективных порогов его восприятия (гл. 1).

Рис. 2.7. Зависимость рременн спада т от частоты f Z S i/ S s 7 f./(rti

Наряду с экспериментальными исследованиями разрабатывают Численные методы анализа переходных процессов. Для расчета Переходных искажений в области низких частот используют методы электромеханических аналогий [2.3]. Для расчета во всем воспроизводимом диапазоне частот применяют .методику расчета соб- гвеиных и вынужденных катебаний диафрагм иа ЭВМ, нзложеи- Ую в начале параграфа. Отлнчня заключаются в том, что в сн-ме уравнений (2.5) правая часть полагается равной нулю, а

граничные условия дополняются иеодиороднымн начальными у, ловиямн:

и(а, д-ехр(-ieigu (a), йа/а< =-iu>exp(-ju>< )y(а),

(2.6)

U* (а) ехр (-]a>t) - решение задачи вынужденных колебаний, во. лученное выше, т. е. установившиеся колебания диафрагмы под действием синусоидальной вынуждающей силы принимаются в ка. честве нача.чьных условий для последующего расчета свободных затухающих колебаний. Решение задачи (2.5)... (2,6) вьтолняиг методом конечных элементов (МКЭ) на ЭВМ [2.16]. Разработанные программы позволяют рассчитывать форму переходного про-цесса по звуковому давлению в но смещению, а также зависимость параметров переходного процесса т, Д от конструктивных и физико-механических параметров диафрагм. Результаты расчетов показывают, что наиболее эффективными средствами снижения уровней переходных процессов в области средних и высоких частот является уве.чичение демпфирования в дифФУорах (вибропогло-щающие (покрытия, слецматериалы, пропитки и т. д.) или увеличение жесткости (выбор формы образующей, распределения толщины, влотности и т. д.). Все эти меры позволили в разработанных за последние годы громкоговорителях с применением новых синтетических материалов добиться значительного снижения уровня переходных процессов.

Искажения динамического диапазона

Как уже было отмечено в гл. 1, одним из главных требований к АС категории Hi-Fi является неискаженная передача динамического диапазона. Для излучателей, используемых в таких АС, это условие выражается в требовании к конструктивной слособ-иости громкоговорителей выдерживать подводимые электрические мощности до 100 ...200 Вт и обеспечивать большие амплитуды смешений на низких частотах без механических и тешловых повреждений.

Бо.пьшие амп.питуды смещения в современных высококачественных громкоговорителях достигаются спецна.чьиыми конструктивными мерами: выбором конфигурации подвесов, магнитных цепей, звуковых катушек и т. д. Подробнее эти вопросы будут проанализированы в § 2.3. Здесь же рассмотрена способность грон-коговорнтелей выдерживать большие электрические мощности.

Поскспьку КПД современных Динамических громкоговорителей составляет примерно 17о, то большая часть подводимой мош-ностн .рассеивается в виде тепла в звуковых катушках. При мощности АС 100-.. 200 Вт температура нагрева звуковых катушек достигает 150...200° [2,17]. Столь высокое значение температуры нагрева является источником нежелательных явлений (разрушения звуковых катушек за счет сползания витков, обгорания каркасов и т. д.), ограничивающих воспроизводимый динамический ДЯ-