азон и приводящих к выходу из строя громкоговорителей. Кро-того, при высокой температуре нагрева происходит изменение активного сопротивления звуковых катушек в 1,5... 2 раза но от-дошениго к номинальному. Подобное возрастание активного соп-})0тивлення приводит к ухудшению качества звучания громкоговорителей при бш1ьших уровнях сигнала за счет рассогласования вх параметров с фильтрами, изменения формы АЧХ и т. д. [2.13].

Увеличение среднего уровня и времени прослушивания музыкальных программ, изменение нх характера (в частности, за счет применения электронных музыкальных инструментов), использо- ание серийно выпускаемых усилителей большой .мощности 50... ... 100 Вт и т. д. в последнее время привело к появлению .высоких виковых уровней (до 120... 128 дБ) и расширению спектра в область высоких частот. Поэтому изучению процессов теплообмена 8 громкоговорителях для АС категории Hi-Fi уделяется серьезное внимание [2.18] ... [2.20]. С этой целью разработаны специ- ьные измерительные устройства, позво.пяющне записывать температуру звуковых катушек в динамическом режиме работы громкоговорителя как непрерывную функцию частоты, времени, под- однмой мощности. С помощью таких устройств проанализирован процесс изменения температуры при работе тромкоговорителей на реа-ньном музыкальном сигнале, исследован режим установления температуры до стационарного уровня, построена зависимость процессов теплообмена в громкоговорителях от мощности, диаметра звуковой катушки, конструкции магнитной цепн, материала каркасов, и т. д. В результате установлены тепловые постоянные времени* для громкоговорителей разного назначения (например, для низкочастотного громкоговорителя 100ГД-1 то=18 с, среднечастотного ЗОГД-8 to-S с, высокочастотного громкоговорителя 10ГД-43 хо=2 с). Экспериментальные исследования иа большом числе громкоговорителей [2.19] позволили построить приближенные зависимости подводимой мощности Рко от диаметра лвуковой катушки (три допустимом уровне теплового нэтрева (таб.п. 2.1).

Таблица 2.1

Прнмеч вивльных мер [

I н и е Значения. .

увеличешш теэдюстойкости катушек.

; допусмются при учопнн пркмепешм ссе-

* Под теплово11 постояниой понимается время, за которое температура иа-трева звуковой кашки достигнет значения /(io) =Ci Ттлх. где Гщ.! -максимальная температура нагрева.

Распределение температур на различных участках звуковой катушкн и магнитной цепи было изучено в работе [2.17] с помощь спецва.пьного измерительного громкоговорителя со встроенными термопарами. Измерения показали существенную неравномерносц распределения температуры как по поверхности звуковой катуш. ки, так и по ее толщине: так, температура между слоями иамотщ оказалась на 30% выше, чем на ее поверхности, участки звуковой катушки, аходящнеся ъ статическом режиме, выше зазора магниг-ной цепи нагреваются примерно на 30% больше, чем в зазоре, а ниже -на 10% (см. рис. 2.1). Кроме того, было изучено влияние на распределение температуры различных конструктивных параметров магнитной цепи (конфигурации керна, фланцев н т. д.). Эти данные позволили приступить к созданию физической модели теплосймена в уз-пе звуковая катушка + магнитная цепь в различных частотных диапазонах.

Теория расчета тепловых процессов в громкоговорителях начала развиваться сравнительно недавно. Приближенная формула для расчета теп.пового сопротивления Rr (которое определяете как kT=TIW , Т -температура. И! - подводимая электрическая мошность) приведена в [2.20]:

Rт = \.ЗA BD h-<H. (2.7)

где г=0,46/ехр[(Л-l,7-10-=)/3-10--f 1]; Л -зазор между катушкой и верхним фланцем; В - зазор между катушкой и керном; Дк -диаметр катушкн, h -высота зазора; Лк -высота намотки, катушки; H=hlh,.

Для нахождения температурных по.пей в громкоговорителях необходимо решение уравнения теплопроводности:

cpdT/di=l\fT + W (2.8)

(тде X - коэффициент теп.попроводиости с-уде-чьная теплоемкость, W - удельная -мощность источника тепла, р - плотность) в геометрически сложных областях, описывающих конфигурацию магнитной цепи громкоговорителя (рнс. 2.1). Д-тя решения таких задач нспользуют различные численные методы.

В процессе разработки громкоговорителей ведутся поиски различных способов повышения термостойкости их основных элементов [2.19]: 38 счет нспользоваиня термостойких материалов для каркасов звуковых катушек (полилмидной пленки, материалов типа Nomex, алюминиевой фольги и т. д.); специальных клеев и покрытий для проводов; уве.чичення теплоотвода от звуковой катушкн и керна (теп.повые трубки, радиаторы, магнитные жидкости и т. д.). Все эти способы привели к появлению новых мощных громкоговорителей, выдерживающих тепловые перегрузки до 150... 200*, что позво.пяет воспроизводить через них музыкальные лрограммЫ с пиковыми уровнями до 115... 125 дБ.

Нелинейные искажения

В современных А.С достигнуты нелинейные искажения в области частот до 1 кГц порядка 1%, в области частот выше 1 кГц примерно 0,5%. Естествен , что обеспечение таких нелинейных искажений потребова.то детального исследования причин их возинк-иовения, прежде всего в громкоговорителях (которые и являются основным их источником в А-С).

Основные виды нелинейных искажений, возникающие в громкоговорителях, могут быть классифицированы следующи.м образом [2.21]; 1) гармонические низших порядков (второго, третьего); 2) субгармонические и комбинационные субгармонические; 3) гармонические высших порядков; 1

4) интермодуляционные и частот- V2 2 i

но-модулированиые (за счет эффек- / д --

та Доплера).

Суммарный спектр искаженно-

го сигнала д. дина. ического Ккажг громкоговорителя при возбуждении

его синусоидальным сигналом может иметь вид, представленный на рис. 2.8.

Основными Причинами возввкиовения всех видов искажений являются нелинейные колебательные процессы в элементах .подвижной системы (подвесах, диафрагмах, шайбах, колпачках н т. д.) и в узле звуковая катушка - магнитная цепь . Остановимся сначала на причинах возникновения и методах расчета вышеперечисленных видов нелинейных искажений в э.чементах подвижной системы громкоговорителя.

Гармонические искажения второго-третьего порядков измеряют по методике ГОСТ 16122-78 и оценивают с помощью коэффициентов 2 и Ks (гл. 1). Основной причиной искажений этого типа является нелинейность упругих характеристик подвижной системы (инерционная и диссипативная нелинейность играют существенно меньшую роль). По.пучить точное решение нелинейной задачи для обшючек такой сложной конфигурации, как подвижная система, пока не удается даже численными методами из-за недостаточности быстродействия и объема Памяти современных ЭВМ. Однако гармонические жкажения в громкюговорителях особенно велики в области его основного резонанса, где задача расчета этлх лскажений существенно упрощается: так как ко.чебания диффузора носят поршневой характер, общая нелинейность определяется только нелинейностью упругих характеристик его подвесов и шайб. Результаты расчета на ЭВМ для различных конструкций громкоговорителей [2,22], а также миогочнстениые исследования нелинейных характеристик гофрированных оболочек различных конфигураций [2.23] позволи.та установить влияние конструктивных и фи-