N. W. McLachlan
Громкоговорители
*** 1934 ***
От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..
Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..
|
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие Обозначения 7 I. Определения 11 II. Распространение звука 16 III. Реакция среды на вибратор. Добавочная масса 56 IV. Виды собственных колебаний 69 V. Пространственное распределение звука, излучаемого колеблющейся диафрагмой 86 VI. Акустическая мощность, излучаемая колеблющейся поверхностью 108 VII. Теория звуковой катушки 124 VIII. Громкоговоритель с излучателем в виде жесткого диска 136 IX. Электростатические громкоговорители 148 X. Теория рупоров 168 XI. Звуковые волиы конечной амплитуды 182 XII. Переходные процессы 188 Библиография 194 ПРЕДИСЛОВИЕ К сожалению (книга эта писалась до 1934 г.) практическая часть устарела и не представляет в настоящее время сколько-нибудь значительного интереса. Поэтому при издании русского перевода книги „Громкоговорители" мы сочли целесообразным сократить ее объем. В перевод почти полностью вошла теоретическая часть книги, посвященная глубокому анализу принципов работы громкоговорителя. Эта часть (гл. I — XII) собственно и представляет основную ценность труда McLachlan’a. Главы с XIII nG XX опущены. Нужно полагать, что эта книга, как пособие по основным вопросам распространения и воспроизведения звука получит широкое распространение среди студентов высших учебных заведений и инженерно-технических работников, которым приходится в том или ином виде иметь дело с вопросами акустики и электроакустики. ОБОЗНАЧЕНИЯ ... I. ОПРЕДЕЛЕНИЯ Нижеследующий перечень определений дан для того, чтобы избежать недоразумений, которые могли бы возникнуть при чтении. Определения, обозначенные звездочками, взяты из отчетов о стандартах Американского акустического общества. 1. Бар. Давление в одну дину на квадратный сантиметр. 2. Статическое давление (/7С). Давление в жидкой или газообразной среде при отсутствии звуковых волн (выражается в барах). Нормальное атмосферное давление приблизительно равно 10е барам и соответствует давлению столба ртути высотой в 76 см н с поперечным сечением в 1 см2 при 0°С. 3. Звуковое давление (р).Эффективное значение избыточного давления выше или ниже р0 (бары). 4. Поток звуковой энергии или мощность (Р). Среднее за период значение установившейся мощности или поток энергии в секунду в направлении нормали к некоторой площади (эрг. сек. -1; 107 эрг. сек. -1 = 1 ватт). При поступательном движении волны со скоростью с поток энергии, проходящий перпендикулярно через площадь А, будет 6. Интерференция. Частичное или полное уничтожение или усиление двух или более звуковых волн одной и той же частоты, имеющих разные или одинаковые фазы в некоторой точке пространства. 7. Дифракция. Изменение в направлении распространения из-за огибания звуковыми волнами препятствия. 8. Узлы. Точки, линии или поверхности колебательной системы, находящиеся в покое (амплитуда равна нулю). В среде могут быть узлы давления и узлы скорости. В узле давления скорость максимальна и наоборот. 9. Пучности. Точки, линии или поверхности, имеющие максимальную.амплитуду. В среде узлы давления являются пучностями скорости и наоборот. 10. Частичные узлы. Точки, линии или поверхности, имеющие минимальную амплитуду. Все практические узловые системы попадают в эту категорию. 11. Коэфициент отражения. Отношение мощности, отраженной от поверхности, к мощности, падающей на поверхность. 12. Коэфициент поглощения (абсорбции) (я^). Коэфициент поглощения равен единице минус коэфициент отражения; иначе его можно определить как отношение мощности, поглощаемой поверхностью, к мощности, падаютай на поверхность. 13. Реверберация. Наличие остаточного звука в помещении в результате повторных отражений после прекращения звучания источника звука. 14. Время реверберации. Время после прекращения звучания, требующееся для того, чтобы средняя плотность звуковой энергии уменьшилась до 1:10° ее первоначального значения (на 60 децибел). 15. Уровень интенсивности. Число децибел сверх исходного уровня 2 10-4 бар. Последняя величина звукового давления соответствует мощности приблизительно 10-,в ватт на смг. Если р звуковое давление, то уровень интенсивности близок к (7420 log10p) децибел. 16. Порог слышимости. Минимальное звуковое давление определенной частоты, которое вызывает в ухе ощущение звука в абсолютно тихом месте. Это давление часто выражается в децибелах. 17. Уровень ощущении. Разность между уровнем интенсивности и порогом слышимости для среднего уха (децибелы). 18. Уровень громкости. Обычно определяется, как уровень интенсивности тона частотой в 1000 гц, вызывающий такое же ощущение, как и определяемый звук. 19. Маскировка. Повышение порога слышимости благодари наличию одной или больше добавочных частот (децибелы). 20. Сопротивление излучения среды. Отношение избыточного давления к совпадающей по фазе компоненте скорости частиц в поступательной волне; сопротивление излучения среды — =р0с на единицу поверхности. 21. Звуковой поток. Интеграл нормальных скоростей частиц, взятый по некоторой поверхности на пути звуковой волны, т. е. ffvdA. Когда скорость постоянна но всей поверхности и нормальна ко всем ее частям, поток является произведением скорости на площадь vA. Звуковой поток иначе называется объемной скоростью. Когда поверхностью интегрирования является поверхность источника звука, то звуковой поток называется также напряженностью источника. 22. Экран. Акустический барьер, который целиком или частично предотвращает интерференцию звуковых волн от различных частей вибратора, двигающихся в противоположной фазе. 23. Акустическое полное сопротивление (импеданс) (za). Комплексное отношение давления на воображаемую поверхность к звуковому потоку через эту поверхность га — дин сек. см-а. Если по поверхности р или v или обе величины меняются, то za находят, суммируя акустические проводимости (см. 26) по поверхности и берут обратную величину. Таким Ябризом: 24. Акустическое активное сопротивление (гя). Действительная часть акустического импеданса. Она связана с рассеянием энергии (акустические омы). 25. Акустическое реактивное сопротивление (ха). Мнимая часть акустического импеданса (акустические омы). При наличии этой безваттной составляющей, между давлением и скоростью частиц имеется сдвиг фаз. 26. Акустическая проводимость —. Величина, обратная акустическому импедансу (акустические мо). 27. Импеданс на единицу площади (z). Комплексное частное от деления давления на единицу площади на скорость частиц в нормаль- 28. Эквивалентный импеданс. Если импеданс на единицу площади звукового источника ие может быть строго определен, то нужно заменить источник вибратором, ие имеющим массы, у которого импеданс на единицу площади можно высчитать. Например, выходное отверстие рупора можно заменить радиально пульсирующей полусферой (другая полусфера остается в покое). 29. Добавочная масса (т{). Добавочная масса (или добавочная инерция) вибратора, связанная с потоком жидкости (воздуха), увлекаемым вибратором. 30. Механическое полное сопротивление (импеданс) (ze). Комплексное отношение движущей, силы к скорости, создаваемой силой в точке ее приложения (механические омы или дины. см-1, сек); 31. Механическое активное сопротивление (ге). Действительная часть механического импеданса. Она связана с рассеянием энергии, доставляемой движущим механизмом (механические омы). 32. Механическое реактивное сопротивление (хе). Мнимая часть механического импеданса, связанная с безваттной компонентой, соответствующей массе или инерции. Она вызывает сдвиг фаз между движущей силой и скоростью (механические омы). 33. Эффективная масса (те). Частное от деления механического реактивного сопротивления в точке приложения силы на угловую частоту о. те может быть положительной (масса), равной нулю (резонанс), или отрицательной (упругость). Кривые, выражающие отношение между (акустические омы). 34. Эквивалентная масса (тч). Жесткая масса, которая, двигаясь с той же скоростью, что и точка вибратора с наибольшей амплитудой, имеет, ту же кинетическую, энергию, как ц^весь вибратор (граммы). 35. Упругость (.у). Статическая сила, треВуфщаяся дли получения линейного смещении в один см. При этом предполагается, что предел упругости не превзойден (лина см-1). 36. Гибкость. Величина, обратная упругости. 37. Кривая динамической деформации. Конфигурация вибратора во время колебаний. В строгом смысле слова деформация относится к поверхности пнбрагора. Когда вибратор симметричен относительно оси, то кривая динамической деформации представляет линию пересечения поверхности тела с аксиальной плоскостью. 38. Электрическое полное сопротивление (импеданс) движения (Zm). Разность в полных электрических сопротивлениях репродуктора, когда движущий агент свободен и когда он закреплен (омы). 39. Индуктивное сопротивление движения Разность в индуктивном сопротивлении репродуктора со свободным движущим агентом и закрепленным (генрн). 40. Емкостное сопротивление движения (юСт). Емкость Ст, связанная с колебаниями движущего агента репродуктора в электромагнитном или электростатическом поле, может быть найдена из индуктивного сопротивления движения: 41. Электрическое активное сопротивление движения (Rm). Разность в электрическом активном сопротивлении репродуктора со свободным движущим агентом и закрепленным. Rm включает влияние механических потерь и звуковое излучение (омы). 42. Электрическое сопротивление излучения (Rr). Эта часть электрического активного сопротивления движения соответствует излучению звука (омы). 43. Электромеханический коэфициент преобразования (С2). Коэфициент, применяемый для перехода от электрической величины к ее механическому эквиваленту и наоборот. В электродинамическом репродукторе zrZm = С2 (глава VII) равняется квадрату произведении длины провода на среднюю плотность магнитного потока в воздушном зазоре магнита (2тгп11) в абсолютных электромагнитных единицах. С — также и механическая сила катушки на единицу тока (абс.) или электродвижущая сила, индуктирующаяся в катушке иа единицу аксиальной скорости (см. главу VII). 44. Вибратор, эквивалентный конусу. Излучение звука-конусом (при наличии экрана или без пего) не поддастся еще строгому анализу. В проблемах, связанных с (а) звуковым давлением на колеблющуюся поверхность, (Ь) мощностью, излучаемой на низких частотах, (с) пространственным распределением звука и т. п., конус целесообразно заменить жестким круглым диском, колеблющимся в бесконечном экране. Последнее сочетание можно рассмотреть аналитически. Конус с конечным экраном на низких частотах можно заменить двумя сферическими сегментами, расположенными на концах диаметра и колеблющимися аксиально (вдоль диаметра) в одинаковом направлении. II. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА I. ВВЕДЕНИЕ Когда тело любой формы гармонически колеблется в бесконечной жидкой среде, то от него распространяются продольные волны, частота которых равна частоте колебаний. При прохождении волны жидкость периодически сгущается при одной половине волны и разрежается при следующей. С аналитической точки зрения эти состояния одинаковы и различаются только знаками плюс и минус. Из принципов гидростатики известно, что если в какой-нибудь точке жидкости возникает избыточное давление (со знаком-j- или — ), то оно распространяется по всем направлениям. Если мы вообразим очень маленькую радиально пульсирующую сферу, помещенную в жидкость, то ее пульсации будут распространяться сферически и будут воздействовать на все пространство, занимаемое средой. Мощность, передаваемая через любую концентрическую сферическую поверхность, будет постоянна. Так как поверхность сферы равна 4кг2, то мощность на единицу поверхности будет изменяться пропорционально 1/г2. Когда г достаточно велико, то мощность так мала, что колебания необнаружимы. Выражаясь аналитическим языком, можно сказать, что на бесконечно большом расстоянии от сферы избыточное давление является бесконечно малым. При прохождении волиы через какую-либо точку жидкости, частицы, из которых последняя состоит, приходят в колебательное состояние. Чем больше амплитуда нх колебаний, тем больше избыточное давление. Мы принимаем, что частицы движутся вперед и назад в направлении распространения волны. Начнем с элементарных физических фактов, касающихся жидкости. Выразив их в аналитической форме, мы сумеем произвести расчеты, относящиеся к распространению звука от колеблющихся тел различной формы. KOHEЦ ФPAГMEHTA
|
