Многополосные акустические системы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Высокие требования, предъявляемые к современным громкоговорителям, можно удовлетворить лишь с помощью многополосных акустических систем с двумя, тремя или более динамическими головками, каждая из которых воспроизводит только соответствующую часть спектра подводимого к громкоговорителю широкополосного сигнала. В зависимости от числа полос воспроизведения акустические системы могут быть двух-, трехполосными и т. д. Наибольшее распространение в любительской практике получили двух- и трехполосные акустические системы. Акустические системы с большим числом полос используются профессионалами.

Неотъемлемой частью любой многополосной акустической системы являются разделительные фильтры, обеспечивающие подведение к каждой динамической головке только тех частот сигнала, для воспроизведения которых она предназначена. Общее число фильтров равно числу головок. В зависимости от полосы частот, для воспроизведения которых предназначена головка, различают низко-, средне- и высокочастотные динамические головки. Рекомендуемые значения граничных частот разделительных фильтров 500 Гц, 1, 2, 3, 4, 8 кГц.

Выбор значений граничных частот разделения полос зависит от частотных свойств динамических головок и значений их номинальной мощности. На рис. 1 приведены кривые мощностей низко-, средне- и высокочастотных головок в зависимости от граничной частоты разделения полос по отношению к мощности широкополосной головки, способной воспроизвести мощность, равную выходной мощности УНЧ, для совместной работы с которым предназначена многополосная акустическая система. Штриховой линией обозначена мощность высокочастотной головки трехполосной системы.

Рис.1

Как видно из рис. 1, при высокой частоте границы разделения полос (2- 4 кГц) мощность головки низкой частоты должна быть равна мощности широкополосной головки, тогда как мощность высокочастотной головки двухполосной системы и среднечастотной трехполосной системы может составлять всего от 25 до 15%. При низкой частоте раздела мощности головок низкой и средней частоты (или высокой) должны составлять соответственно 82 и 60% от мощности широкополосной головки.

Теоретически, применительно к стандартным звуковым программам, мощность головок средней и высокой частоты можно было бы уменьшить в 1,5-2 раза по сравнению с данными рис. 1. Но делать этого не следует, так как необходимо иметь запас номинальной мощности головок на случай работы УНЧ с перегрузкой или его самовозбуждения. Если этого не сделать, то возможен выход высоко- и среднечастотных головок из строя.

Двухполосные разделительные фильтры

На рис. 2 приведены принципиальные схемы наиболее простых разделительных однозвенных (а) и двузвенных (б) фильтров, а также дана их амплитудно-частотная характеристика при пооктавном изменении частоты сигнала (в). Однозвенные фильтры содержат по одному конденсатору и катушке индуктивности, обеспечивая крутизну ослабления за частотой разделения 6 дБ/окт, т. е. при каждом увеличении частоты сигнала вдвое относительно частоты разделения происходит ослабление сигнала на 6 дБ (в 4 раза по мощности).

Рис.2

Двухзвенные фильтры содержат два конденсатора и две катушки индуктивности различных номиналов, как доказано на рис. 2,б. Они сложнее однозвенных, зато обеспечивают вдвое большую крутизну характеристики ослабления за частотой разделения -12 дБ/окт. Различие характеристик этих фильтров видно на рис. 2,в.

В зависимости от номинальных значений сопротивлений динамических головок R, частоты разделения полос F емкости конденсаторов С и индуктивностей катушек L могут быть определены по известным формулам:

где С-емкость конденсатора, Ф; L-индуктивность катушки, Гн; F-частота разделения полос, Гц; R-сопротивление звуковой катушки головки, Ом.

При расчете параметров элементов однозвенных разделительных фильтров по схеме рис. 2,а удобно пользоваться данными номограммы, приведенной на рис.3,а, где представлены зависимости индуктивностей катушек и емкостей конденсаторов от частоты разделения полос и сопротивления звуковых катушек динамических головок (4, в и 16 Ом). Если известны размеры каркаса катушки и объем намотки, количество витков можно вычислить по формуле, в которой учтены размеры, указанные на рис. 3,б:

где n-число витков обмотки; Z-индуктивность катушки, Гн; d-средний диаметр катушки, см; b-ширина обмотки, см; с-средняя толщина обмотки, см.

Данными рис. 3,а, б можно пользоваться и при расчете разделительных фильтров с двумя звеньями (см. рис. 2,б). В этом случае емкость конденсаторов уменьшается, а индуктивность увеличивается в 2 раза, что привадит к увеличению числа витков обмотки в 1,4 раза.

При изготовлении элементов разделительных фильтров следует иметь в виду следующее. Конденсаторы должны быть неполярными, т. е. неэлектролитическими. Это могут быть бумажные, металло-бумажные или керамические конденсаторы. Если нет конденсатора требуемой емкости, то его можно составить из нескольких конденсаторов меньшей емкости, подобрав их количество таким образом, чтобы суммарная емкость была равна требуемому значению. Рекомендуется применять конденсаторы, имеющие разброс емкости не более ±10% от номинального значения.

Рис.3

Намотку катушек индуктивности следует вести по возможности более толстым проводом марки ПЭВ-2, чтобы активные потери мощности сигнала в разделительных фильтрах были минимальными. В среднем намотка ведется проводом диаметром от 0,5 до 1 мм, причем чем больше подводимая мощность, тем толще должен быть провод. Это является большим недостатком многополосных акустических систем - в громоздких разделительных фильтрах теряется от 10 до 25% мощности, подводимой к громкоговорителю. В этом отношении у электроакустических систем с многополосным УНЧ явные преимущества.

Двухполосный фильтр для... одиночной головки

Пусть читатель не думает, что допущена опечатка. Все правильно. Речь идет о регулируемом фильтре, предназначенном для подчеркивания нижних и верхних частот в громкоговорителе, содержащем лишь одну динамическую головку.

Рис.4

Его принципиальная схема приведена на рис. 4,а, амплитудно-частотная характеристика - на рис. 4,b. С помощью переменного резистора R1 можно регулировать ослабление сигнала на средней частоте около 1 кГцдо уровня -16 дБ относительно частот 0,1 и 10 кГц. Принцип действия фильтра основан на использования последовательного резонансного контура, состоящего из катушки индуктивности L1 на 1 мГн и двух последовательно соединенных электролитических конденсаторов С1 и С2 по 50 мкФ каждый. Встречное включение конденсаторов позволяет .использовать два электролитических конденсатора как один неполярный. Переменный резистор шунтирует резонансный контур, тем самым влияя на амплитудно-частотную характеристику фильтра в целом.

Регулируемый фильтр, включенный между громкоговорителем с одной широкополосной головкой Гр1 сопротивлением 8 Ом и УНЧ, способствует значительному улучшению качества звучания громкоговорителя при работе с малым уровнем подводимой мощности. Фильтр как бы учитывает физиологическую особенность уха человека снижать свою чувствительность на нижних и верхних частотах по сравнению со средними по мере уменьшения громкости звучания. Очевидно, что фильтр по схеме рис. 4,а наиболее подходящий для несложных электроакустических устройств, не имеющих эффективных регулировок громкости и тембра.

Трехполосные разделительные фильтры

Принципиальная схема наиболее простого трехполосного двузвенного разделительного фильтра и его амплитудно-частотная характеристика приведены на рис. 5,а и б. Частоты разделения составляют соответственно 750 Гц (между нижними и средними) и 7 кГц(между средними и верхними). Крутизна спадов амплитудно-частотных характеристик за пределами полос пропускания -12дБ/окт. В зависимости от выбора емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек фильтр может работать с низко-, средне- и высокочастотными головками, имеющими сопротивление звуковых катушек 4, 8 и 16 Ом. При этом в одной установке можно применять головки только с одинаковым сопротивлением.

Рис.5

При изготовлении трехполосного разделительного фильтра по схеме рис. 5,а данные о катушках индуктивности и конденсаторах берут из табл. 1. Подбирая конденсаторы и изготавливая катушки, следует ориентироваться на рекомендации, данные при описании двухполосных разделительных фильтров, а также пользоваться номограммой и чертежом, приведенными на рис. 3,а,б.

Как показывает радиолюбительская практика, применение двух- и трехполосных акустических систем, снабженных простейшими разделительными фильтрами, значительно улучшает качество звучания по сравнению с громкоговорителями использующими лишь одну широкополосную головку. В то же время наиболее полное использование возможностей многополосных систем требует специального акустического оформления головок и коррекции их характеристик.

Таблица 1

Литература

1. В.Васильев. Зарубежные радиолюбительские конструкции. М.Радио и связь. 1982

Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Искусственный интеллект услышит болезни людей 05.09.2024 Современные технологии открывают новые горизонты в медицинской диагностике. Одним из ярких примеров является разработка Google, которая использует искусственный интеллект (ИИ) для анализа звуковых сигналов тела с целью выявления ранних признаков заболеваний. Эта инновационная система может работать на смартфонах, что делает ее доступной в самых отдаленных уголках мира, где использование традиционного медицинского оборудования, такого как рентген, затруднено. Микрофон обычного телефона способен заменить дорогостоящее диагностическое оборудование, превращая повседневное устройство в мощный инструмент для раннего обнаружения заболеваний. Такая система уже показывает свою эффективность в борьбе с туберкулезом в Индии, где ежегодно от этой болезни умирает почти 250 000 человек. Хотя туберкулез поддается лечению, миллионы остаются недиагностированными, что способствует его распространению. Раннее выявление заболевания с помощью ИИ может существенно изменить эту ситуацию. Google разработала свою модель ИИ на основе анализа 300 миллионов звуковых фрагментов, включающих кашель, чихание и дыхание. Эти данные были собраны из открытых источников, таких как видео на YouTube, а также из записей кашля пациентов в больнице в Замбии. Исследования показали, что звуки, издаваемые телом, содержат важную информацию о состоянии здоровья, что позволяет ИИ эффективно диагностировать различные заболевания. Одним из практических применений этой технологии стало приложение Swaasa, разработанное индийской компанией Salcit Technologies. В это приложение была интегрирована модель Google для улучшения точности диагностики туберкулеза и оценки состояния легких. Пользователи могут записать 10-секундный образец кашля и получить результат с точностью до 94%. Такое решение особенно полезно в условиях, где доступ к традиционным медицинским услугам ограничен. Однако внедрение таких передовых технологий в повседневную медицинскую практику сталкивается с рядом вызовов. Необходимо обеспечить понимание и принятие этих технологий медицинским сообществом, а также обучить пользователей в сельских районах, где техническая грамотность может быть низкой. Это требует усилий как от разработчиков, так и от медицинских специалистов для обеспечения правильного и эффективного использования таких приложений. Помимо диагностики туберкулеза, Google разрабатывает и другие проекты в области биоакустики. Один из них связан с использованием ультразвука для раннего выявления рака молочной железы в Тайване. ИИ помогает обнаруживать опухоли на ранних стадиях, что значительно увеличивает шансы на успешное лечение. В будущем Google планирует внедрить эту технологию на глобальном уровне, что может существенно улучшить показатели раннего обнаружения и лечения рака по всему миру. Развитие технологий ИИ в медицинской диагностике открывает новые перспективы для раннего выявления заболеваний и спасения миллионов жизней. Инновационные решения, такие как анализ звуковых сигналов тела, имеют потенциал изменить подход к медицинской помощи, делая ее более доступной и эффективной, особенно в отдаленных и недостаточно оснащенных регионах.

Другие интересные новости:

▪ Вальс эритроцитов

▪ Фазы Луны влияют на количество осадков

▪ Речь курицы расшифорвана

▪ Источники питания для наружного применения Mean Well LPV-150

▪ Монитор разрешением 8K Dell UltraSharp UP3218K

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Тот, кто живет в стеклянном доме, не должен бросаться камнями в других. Крылатое выражение

▪ статья Что такое организм? Подробный ответ

▪ статья Погрузка древесины погрузчиками типа Фискарс. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Компактные сварочные выпрямители. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Питание низковольтных электродвигателей от сети 220 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025