колебания в .электрические, использована биморфная ячейка из сегнетовой соли или дифосфата аммония, состоящая из двух тонких пластин кристалла, разделенных прокладкой. При изгибе одна из пластинок растягивается, а другая сжимается; при этом на обкладках пластинок возникают электрические заряды.

Пьезоэлектрические микрофоны обладают высокой чувствительностью [порядка 5- 10 мв1(н1м) и даже выше], при очень большой неравномерности частотной характеристики (резкие подъемы на частотах от 1 ООО до 5 ООО гц). Кроме этого пьезоэлемент хрупок и его работа сильно зависит от изменения температуры и влажности. Поэтому пьезоэлектрические микрофоны не нашли широкого распространения;

Электромагнитные микрофоны построены на принципе изменения поля постоянного магнита, на полюсах которого имеются катушки. В рабочем зазоре магнитной системы такого микрофона помещен якорь из магнитомягкой или специальной стали, который либо сам является мембраной, либо жестко с ней соединен. При воздействии звуковых колебаний на мембрану якорь, колеблясь в магнитном поле, вызывает его изменение, и в катушках появляются электрические колебания, соответствующие . звуковым.

Электромагнитные микрофоны имеют довольно узкую частотную характеристику при большой ее неравномерности. Чувствительность и внутреннее сопротивление такого микрофона зависят от числа витков в катушках и диаметра провода, которым они намотаны. Электромагнитные микрофоны находят применение в транзисторной аппаратуре низкого класса (мегафоны, слуховые аппараты и т. п.), а также в шлемофонах (для связи, ДЭМШ).

Ларингофоны являются разновидностью микрофонов, но в отличие от них имеют открытую с обеих сторон мембрану и поэтому являются микрофоном градиента давления. При надлежащем расположении (например р бром к углу рта говорящего) воздействие внешних шумов на речь резко уменьшается. Применяется для связи в условиях сильного шума и для специальных случаев.

Угольные микрофоны преобразуют звуковые колебания в колебания электрического тока, посредством изменения сопротивления угольного порошка в капсюле. В радиовещании и звукозаписи эти микрофоны теперь не применяются.

Громкоговорители

Определения, характеристики. Громкоговорителем называется устройство, преобразующее электрические колебания звуковой частоты в механические (звуковые) колебания.

Громкоговорители различают: по устройству (электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические,

электростатические и др.);

по электроакустическим параметрам (широкополосные, узкополосные, верхнечастотные, нижнечастотные, низкоомные, высокоомные и т. п.);

по конструкции (однодиффузорные, двухдиффузорные, коаксиальные, круглые, эллиптические, с открытой или экранированной магнитной цепью и др.);

по эксплуатационным признакам (нормальные, влагостойкие, тропикоустойчивые и др.).

Условное обозначение громкоговорителей составляется из цифр и букв (ГОСТ 9010-59). Первые цифры указывают номинальную мощность громкоговорителя в вольт-амперах, первая буква Г - громкоговоритель, вторая буква - тип (например Д - динамический), последующие цифры - номер разработки или модели и буква после них - эксплуатационные признаки (например, Т - тропикоустойчивые). Так, например, обозначение диффузорного громкоговорителя 1ГД-28 расшифровывается; громкоговоритель динамический, 1 еа, двадцать восьмая модель.

В настоящее время в радиовещательной аппаратуре почти исключительно применяют диффузорные электродинамические громкоговорители прямого излучения, обладающие небольши.ади габаритами, простой конструкцией и хорошими электроакустическими параметрами.

Рис. И-2. Устройство электродинамического диф-. фузорного громкоговорителя.

/ - основной диффузор: 2 - звуковая катушка: S -диффузородержатель: 4-центрирующая шайба: 5 - верхний фланец; 6 - нижний фланец; 7 - керн; 8 - магнит; 9 - дополнительный верхне-частотный диффузор.

Совре.аденный электродинамический громкоговоритель (рис. 14-2) состоит из основного диффузора / и жестко соединенного с ним каркаса со звуковой катушкой 2. Диффузор имеет коническую или эллиптическую форму и заканчивается гофрирован-.ным подвесом предназначенным для облегчения аксиального перемещения диффузора и затрудняющим его радиальные пере.адеше-ния. С помощью воротника гофрированного подвеса диффузор прикрепляется к ободу диффузородержателя 3. Для удержания звуковой катушки точно в центре воздуш-

ного зазора магнитной цепи к ее каркасу или к шейке диффузора прикрепляют центрирующую шайбу 4, воротник которой также прикрепляется к диффузородержа-телю.

Магнитная цепь электродинамического громкоговорителя состоит из верхнего фланца 5, нижнего фланца 6 с закрепленным в нем керном 7 и постоянного магнита 8, помещенного между фланцами. Свободный конец керна должен быть в центре отверстия верхнего фланца, образуя кольцевой рабочий воздушный зазор магнитной цепи, в который помещена обмотка звуко--вой катушки.

Электродинамический громкоговоритель характеризуют следующие основные параметры: полное электрическое сопротивление звуковой катушки, частотная характеристика по звуковому давлению, характеристика направленности излучения, среднее стандартное -звуковое давление, номинальная мощность и коэффициент нелинейных искажений.

Полное электрическое сопротивление звуковой катушки громкоговорителя есть сопротивление переменному току. В паспортных данных оно указывается для частоты 1 ООО гц.

Полное электрическое сопротивление звуковой катушки громкоговорителя для частот 5-10 гц равно сопротивлению постоянному току. С увеличением частоты оно возрастает и на частоте механического резонанса подвижной системы достигает своего максимума. В области средних звуковых частот полное электрическое сопротивление падает, и на частоте электромеханического резонанса громкоговорителя опять становится равным омическому сопротивлению звуковой катушки. По мере дальнейшего увеличения частоты благодаря влиянию индуктивности обмотки звуковой катушки полное электрическое сопротивление громкоговорителя увеличивается.

Частотная характеристика громкоговорителя по звуковому давлению представляет собой зависимость звукового давления, развиваемого громкоговорителем (в точке, находящейся на фиксированном расстоянии по оси громкоговорителя), от частоты подводимого к нему напряжения.

Для удобства сравнения между собой различных типов громкоговорителей и для единства измерений частотную характеристику по звуковому давлению снимают при напряжении на звуковой катушке, соответствующем мощности 0,1 ва на частоте 1 ООО гц и на расстоянии I м от громкоговорителя.

Неравномерность частотной характеристики- это отношение максимального звукового давления к минимальному, выраженное Б децибелах. Для большинства электродинамических громкоговорителей, применяемых в радиовещательных и телевизионных приемниках, неравномерность частотной ха-

рактеристики по звуковому давлению допускается не более 15 дб, и только для малогабаритных громкоговорителей для переносных аппаратов она может достигать 18 дб. Частотная характеристика громкоговорителя по звуковому давлению (в пределах указанной неравномерности) определяет спектр (полосу) пропускания частот данного громкоговорителя.

Характеристика направленности излучения громкоговорителя показывает зависимость звукового давления, снятую на определенном расстоянии от него, но под разными углами к его рабочей оси. Характеристика направленности излучения изображается графически в полярных координатах.

Характеристика направленности излучения громкоговорителя зависит от частоты и с повышением частоты становится острее. Кроме того, характеристика направленности излучения зависит от угла раствора диффузора и будет тем шире, чем больший угол раствора имеет диффузор. Вследствие этого, характеристика направленности излучения эллиптического громкоговорителя зависит от расположения последнего и в плоскости большей оси она будет уже, чем в плоско- сти меньшей оси.

На характеристику направленности излучения также влияют размеры, форма и конструкция футляра громкоговорителя, а также его расположение в нем.

Среднее стандартшое звуковое давление гро мк оговорите л я определяется как среднеарифметическое звуковое давление для ряда частот в номинальном диапазоне, оговоренном для данного типа громкоговорителя. Звуковое давление измеряется в ньютонах на квадратный метр (1 н/мЮ бар) и при условиях, оговоренных для измерения частотных характеристик громкоговорителя.

Номинальная мощность громкоговорителя - это подводимая к нему наибольшая электрическая мощность, при которой нелинейные искажения не превышают допустимой для данного типа громкоговорителя величины. Номинальная мощность выражается в вольт-амперах {ва).

Номинальной мощности громкоговорителя Р соответствует его номинальное звуковое давление рц. которое связано со средним стандартным звуковым давлением Рст соотношением

Ph = Pct /iQP.

Нелинейные искажения громкоговорителя бцвенот гармоническими, субгармоническими и модуляционными.

Гармонические нелинейные искажения характеризуются появлением обертонов (как правило, на нижних звуковых частотах и вблизи резонансных частот подвиж-

ной системы или ее элементов). Одним из источников таких искажений является нелинейность гибкости подвесов подвижной системы, вызывающая при больших амплитудах появление третьей гармоники. Другой источник гармонических искажений - осевая неоднородность магнитного поля в рабочем зазоре магнитной цепи, из-за которой при больших амплитудах колебания диффузора появляется вторая гармоника основного сигнала.

Субгармонические нелинейные искажения возникают вследствие колебаний отдельных частей диффузора с -вдвое меньшей частотой, чем частота подводимого напряжения, что равнозначно выделению второй гармоники основного сигнала.

Модуляционные искажения появляются вследствие подведения к громкоговорителю широкого спектра звуковых частот. Излучаемые при этом верхнечастотные акустические колебания модулируются нижнечастотными. Модуляционные искажения проявляются как хрип и неприятно жесткий на слух тембр звучания.

Исследования в области акустики показали, что величина допустимых нелинейных искажений громкоговорителя зависит от ши-риры полосы воспроизводимых им звуковых частот, и чем шире будет эта полоса, те,м меньше должны быть нелинейные искажения. Помимо этого, установлено, что на нижних звуковых частотах допустимы большие нелинейные искажения, чем на верхних звуковых частотах. Наконец, нелинейные искажения громкоговорителя, появляющиеся, как правило, в узком диапазоне частот, менее ощутимы, чем нелинейные искажения во всем диапазоне частот, возникающие в питающем громкоговоритель низкочастотном усилителе.

Конструктивные особенности. В настоящее время широкое распространение получили электродинамические громкоговорители с круглым или эллиптическим диффузором. Громкоговорители с круглым диффузором наиболее просты в изготовлении, но обладают более узкой по сравнению с эллиптическим громкоговорителем диаграммой направленности излучения н меньшей полосой воспроизводимых звуковых частот. Так, круглый громкоговоритель типа 1ГД-5 воспроизводит полосу звуковых частот от 100 до 7 ООО гц, а эллиптический громкоговоритель типа 1ГД-28-от 100 до 10ОООг. Правда, диаграмма направленности излучения эллиптического громкоговорителя зависит от его расположения и будет наиболее широкой в плоскости малой оси. Кроме того, эллиптические громкоговорители более удобны. Применяя нх в телевизионных приемниках, магнитофонах, электрофонах и других устройствах, можно уменьшить габариты аппаратов, не снижая качества их звучания.

Круглые громкоговорители повышенной мощности (выше 3 ва) нередко делают с диффузором, имеющим криволинейную образующую, которая представляет со-

бой либо участок с экспоненциальной кривой, либо дугу окружности определенного радиуса. Применение такого диффузора значительно уменьшает субгармонические искажения на средних частотах звукового диапазона, возникающие вследствие прогиба диффузора. Помимо этого, диффузор с криволинейной образующей имеет более жесткую горловину, что способствует более эффективному воспроизведению верхних звуковых частот. Этими же достоинствами в известной степени обладают и эллиптические громкоговорители, так как их диффу- зоры также имеют изменяющийся радиус кривизны.

Современные модели громкоговорителей изготовляют и с двумя диффузорами. Дополнительный диффузор (см. рис. 14-2) делают с меньшим углом раствора, вследствие чего он обладает повышенной жесткостью. Такой двухдиффузорный громкоговоритель эффективно воспроизводит полосу звуковых частот до 15 000-20 000 гц. Благодаря второму диффузору общий вес подвижной системы громкоговорителя увеличивается, а полоса воспроизведения в области нижних звуковых частот расширяется. Основной недостаток двухдиффузорных громкоговорителей - малый к. п. д. из-за увеличения массы подвижной системы.

К широкополосным относятся и коаксиальные громкоговорители. Такой громкоговоритель состоит из двух или нескольких простых громкоговорителей, объединенных в общую конструкцию. Наиболее широкое распространение получили коаксиальные громкоговорители, состоящие из низкочастотного громкоговорителя с большим диаметром диффузора, внутри которого помещен небольшой верхнечастотный диффузор-ный громкоговоритель.

Коаксиальные громкоговорители имеют более равномерную частотную характеристику системы в широком диапазоне звуковых частот. Это объясняется применением двух или нескольких узкополосных громкоговорителей, в каждом из которых легче получить большую равномерность частотной характеристики, чем в одном широкополосном громкоговорителе. Коаксиальным громкоговорителям свойственна также более широкая диаграмма направленности излучения, так Как верхнечастотный громкоговоритель имеет диффузор с малой площадью излучающей поверхности. При применении двух верхнечастотных громкоговорителей, оси которых расположены под углом друг к другу, характеристика направленности излучения может быть еще более равномерной.

Коаксиальные громкоговорители достаточно сложны и дороги. Поэтому они применяются в основном как измерительные громкоговорители или в высококачественных звуковоспроизводящих установках.

Для частотного разделения сигналов, подводимых к звуковым катушкам коаксиальных громкоговорителей, применяют различного рода фильтры. Схемы некоторых из них и их расчет приведены на стр. 170.