В. К. Иофе

М. В. Лизунков

БblTOBblE
АКУСТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЬI

ПРЕДИСЛОВИЕ

В связи со все расширяющимся в последнее время распро•
странением бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры, входя·
щей как составная ча·сть в радиоприемники, телевизоры, магни­
тофоны, проигрыватели, системы проводного вещания, особенно
большое значение стало уделяться бытовым акустическим систе•

мам

(БАС)

как встроенным, та.к

и

выносным. Это

вполне

по"

нятно, если учесть, что акустическая система является оконечным

звеном любого тракта ноепроизведения зву1<а, в большинстве слу­
чаев определяющим качество звучания тракта в целом. Особен•
ный интерес при этом стала вызывать ап-паратура высшего клас"

са

(Hi-Fi).

Однако и к аппаратуре низших классов в последние

годы стали предъявляться повышенные требования, в частности,
к

качеству

их

звучания

..

В свяЗ'и с этим как за рубежом, так и в нашей стране про"
ведены

научные

исследования

и

появ·илось

м11ого

оригиналь·ных

конструкций, направленных на повышение качества звучания БАС"
В данной брошюре сделана попытка комплексно осветить вопро ...
сы физических основ работы акустических систем разных видов
и принципов их действия, параметров, определяющих их качест"'
во, рекомендуемых конструкций, их расчета, из1готовления и ис·
пытаний. Изложение материала строится .ка:к на обобщении лите­
ратурных данных, так и на результатах собственных ясследова·
ний авторов.
Брошюра написана в форме, доступной для любителя-нелро·
фессионала. Вместе с тем автор1ы не отступали от научной и тех•
нической обО'сновапности изложенного материала. Они надеются,
что книга сможет оказаться полезной и для профе·ссионалов -

ра'Зработчиков ·бытовой радиоэлектронно~ а•ппаратуры (РЭА), ПО·

скольку поможет учесть требования, налагаемые па конструкцию
РЭА акустическими системами. По мнению авторов, предлагае­

мые новые методы расчета акустических систем могут быть ис­
пользованы и их разработчика·ми.
Отзывы, замечания и предложения ·просим присылать по адре­

су:

101000,

М-осква,

IJочтамт,

а/я

693,

издательство

связь», редакция литературы по электронной технике.

«Радио и
Авторы

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И ИХ АНАЛОГИИ

Звук передается колебаниями частиц воздуха. Чтобы част1щы воздуха могли
совершить звуковые ·колеба·ния, необходимо, чтобы они .каким-то образом были
приведены в колебательное состояние или, как црипято говорить в акустике, бы­

ли «возбуждены:.. Та.ким возбудителем или, иначе говоря, источником звука мо­
жет быть, .например, диффузор громкоговорителя, струна скрипки и т. п. Здесь
колебания твердых тел (диффузор, струна) вызывают колеба­
ния частиц

воздуха.

Твердое тело или совокушюсть нескол~,ких твердых

тел,

участвующих в колебаниях, называется .механической 1солеба­
тельной системой. Движение этих

тел

характеризуется либо

перемсЩепием х какой-нибудь точ1ш тела, либо скоростью э гой

точки х, либо се ускорением х.
Рассмотрим простую механическую колебательную систе­

...
...
. . .··

му (рис.

F
РИС.

1),

состоящую из массы т, укрепленной на пружине

имеющей упругость

1.

s.

Масса находится в вязкой среде, созда­

ющей сопротивление трения
Про-

из Jiоложения

равновесия

r.

па

Если .конец пружины оттянут

расстояние х, то пружина

стре­

стая

механиче­

мится сократиться с некоторой силой. Очевидно, что эта сила

ская

колеба­

тем больше, чем на большее расстояние оттянута пружина 11

тельная система

чем больше ее упругость. Отсюда возвращающая сила пружи-

ны

F s, стремящаяся вернуть оттянутый ее конец в положение равновесия, равна

произведению

xs,

где х

-

расстояние, на которое оттянут конец пружины, а

s-

коэффициент упругости пружины.

В свою очередь

s

определяется как s=Fв/x.

Отсюда единицей упругости называется упругость такой пружины,
при растяжении на единицу длины

также единице

(1

Н)

(1

которая

м) стремится Соt{ратиться с силой, равной

*.

Свойства пружины можно характеризовать и неличиноi1, обратноi1 tшэффн­
:диенту упругости. Эта величина называется 1<0эффициентом гибкости и обозна·

чается буквой с: с= 1/s и соответственно

c=x/F•.

При перемещении тела воаникают силы трения, тормозящие движение тела.

При движении тела в вязкой среде значение силы трения
скорости тела
кает трение,

i

и коэффициенту

r,

пропорционал1,но

характеризующему среду, в которой возни­

и называемому обычно сопротивлением

что сэпроти.вленне трения

Fr

может возникать

нс только

трения.
при

Следует замеппъ,

движении тела

кой среде, но и в результате внутреннего трения, например,

в

вяз­

трения частиц в

'l'Олще материапа пружины при ее растяжении или сжатии.

Сопротивление трения

- одна из составляющих активного механического со­

противJiения. Характерной особен.ностью реальной rиеханической системы

"'
4

Единица силы в системе СИ

-

1 ньютон

(Н).

(обла-

дающеА активным механическим сопротивлением) является то, что в ней всегда
имеет место необратимый переход мех::~нической энергии в тепловую.

Сила трения может быть 1выраже.на как
Единицей актинного сопротивления

·или

Fr=rx

(трения)

r=Frlx.

называется такое сопротивле­

еие, 1кото.рое при перемещении тела со скоростью, ·равной единице
sывает тормозящую силу, равную также единице

м/с), вы­

(1

Н). Единица активного со­

(1

противления измеряется в кГ/с (если учесть размерность силы кГ·м/с2 ).
Все тела стремятся сохранить состояние покоя или равномерного прямоли­
нейного движения.

Изменению этого состояния они сопротивляются

с

силой

ине,рции, равной произведению массы на ускорение.

Пусть к 11елу с массой т (см ..рис. 1) приложена

сила

направленная

F,

выиз. Под .влиянием этой силы тедо опустится на расстояние х

от поJюжения

равновесия. При этом, кроме внешней силы

т.

на тело массой

F,

действуют

следующие силы: во-первых, сила инерции тх, во-вторых, тормозящая сила тре­

rx,

ния, равная

sx,

в-третьих, сила упругости пружины

которая ст.ремится

вер­

нуть тело в положение равновесия. Процесс в такой механической системе подо­

бен процессу в цепи переменного ~ока, состоящей из последователыюго соеди­

нения индуктивности

L, активного сопротивления

R

и емкости С.

Это подобие отражает тот факт, что в обеих системах имеет местu

пре­

вращение энергии из одного вида .в другой. Действительно, в меха1шчес1{ой сис­
теме кинетическая

энергия

энергию растянутой

движущегося

тела

превращается

в

потенц11аль11ую

пружины, и обрапю. Часть энергии из-за наличии

трения

переходит в тепло. В электрической цепи энергия магнитного поля, появшноще­
rося

при

прохождении

ского .поля

электрического

превращается

в

энергию

элект,риче­

(заряд конденсатора), и обратно. Часть энерг.ии выделнетrs1 на

тивном сопротивлении
гибкость

тока,

а0налогичны

в

виде тепла.

Поэтому масса, сопротивление трения

ак­

и

соответственно индуктивности, активному сопротивлению и

электрической емкости. Это подобие не является чисто внешним,

формальным,

а отображает физическое подобие ,рассматриваемых величин или, как их назы­
вают, параметров. Дейст-вительно, индуктивность в цепи препятствует .каl{ мгно­
венному

возрастанию

включении

источника

выКJП(!)чении

тока

от

нуля

напряжения,

напряжения. То же

до

так

какого-то

и

конечног0

спаданию

относится

к

тока

массе

в

до

•его

ну.ля

з11ачения
сразу

механическоi.i

же

при
при

сис1·еме.

Инертность тела препятствует мгновенному нарастанию скорости при приложе­
нии с~1лы и не дает телу

Kal{

остановиться сразу.

уже отмечалось, часть эне,ргии электрического тока благещаря 11аJшчюо

актщзного сопротивления превращается в тепло. Также

при наличии трения часть механической энергии. Чем

превращается

в

тепло

больше гиб1<0сть пружи­

ны, тем большее смещение она получает при заданном значении силы. Чем боль­
ше ЭJ1ектрическая емкость, тем

заданном

приложе11пом

больший

напряжении.

заряд создается на

Заряд

можно

конденсаторе

J>ассматри.вать

кш<

пpJJ

аналог

смещения, а ток, следовательно, как аналог скорости. Аналогичны Тdкже элект­
родвижущая сила и -механическая сила, первая явлнется причиной
тока,

вторая

-

11рохождения

днижен.ия тела.

Отсюда по аналогии колебательная скорость тела в простой коJiеба 1·елыюй
системе, на которую дейстаует сила
с круговой частотой

ro,

F,

меняющаяся по синусоидальному закону

выражается следующим образ0м:

х = F /Zъr. = F /[r

+ j (ro m-s/ro)].

(1)

&

а

ее

модуль

lxl

= FN r2 +

(rom-s/ro) 2 •

Это аналогично

111 = U/VR2 +(roL-l/roC) 2 •
Как

IZI = VR 2 + (ro L-1/ro С) 2
является

полным

электрическим

lzl =
является

омах

полным

сопротивлением,

измеряемым

в

Vr 2 + (rom-1 /ro С) 2 = Vr 2 + (шm-s/ш)

механическим

сопротивлением,

измеряемым

так

2
в

механических

(мехомах).

Подобно реактивному сопротивлению электрической цепи
ляющегося разностью инду1пивного шL и емкостного
механической системе сопроти.вление
ханическим

шт

омах,

сопротивлением

(обусловленного

и

[ шт~l / ( шс)]

является

разностью

инертностью тела)

и

[ шL__.:1/ ((11С)],

1/(шС)

яв 0

сопротивлс1111!1,

называется

реактивным

инсрцпонного

в

ме­

сопротивления

упругого сопропшлспия

1/(шс)

или

s/ш. Механическое рсактив.ное сопротивление также измеряется в мсгомах.
В электротехнике и акустике синусоидалыю изменяющиеся величины
смещение, скорость, ускорение и т. д.)

1f2раз

ниях, которые в

(сила,

принято измерять в действующих значе-

меньше амплитудных. Укажем, что абсолютные значе­

ния амплитудных (и соответственно действующих)

значений смещения х, скоро·

сти х и ускорения х связаны между собой соотношениями:

Х =ш2 х

или

0

В

дальнейшем, если

не будет

x=rox и х=шх.

оговариваться

шюе,

(2)

мы

будем

пользоваться

11меннв действующими значения-ми этих и других величин.

Смещение
длины

(м),

при

колебательном

колебательная скор.ость

ускорение при Э'ГОМ движении
Из

движении

приведенных

-

соотношений

-

измеряется

в

обычных

единицах

в обычных единицах скорости

в обычных едишщах ускорения
можно сделать

вывод,

что

(м/с),

а

(м/.с 2 ).

для

достижения

одной и той же амплитуды колебательноii скорости х требуется малое смеще­
ние ни

высокой частоте колебаний и большое смещение на

Рассматривая
видим, что если

выражение

для скорости

реактивное !Механическое

при

различных

сопротивление

низкой

частоте.

значениях

равно

нулю,

то

частоты,
скорость

будет максимальной. Это произойдет на частоте, назыв3емой частотой резонап·
са, которая для механической системы

ш 0 = 2nf

0

= 1/Vmc =

V,: ·

Следовательно, резонансная частота механической системы будет тем выше,
чем больше се упругость и меньше ·масса, т. е. чем более жесткой и легкой ока·

жется система. Наоборот, чем тяжелее п гибче система, тем ниже се собствен­

ная частота. Это подтверждается повседневным оnытом. )К.ссткая легкая сталь­
ная nелоска, зажатая

в тисках, имеет высокую

резонансную частоту. Большая

масса на гибких амортизаторах, например автомашина
ку1е ~онансную частоту.

б

на

рессорах, имеет низ­

Нетрудно аидеть, что вблизи резонанса скорость системы, по сущесmу,

ределяется а.ктивным сопротивлением
области реактивное

uп­

(сопротивлением трения), так как в sтoii

сопротивление

весьма :мало

и

им

можно

пренебреч1.

по

с.равнению с активным. Если активное соцротивление в системе невелико, то в
области .частот ниже резонансной колебательная С·Корость определяется в u.снов

uом упругостью или, точнее, упругим сопротивлением
выше ·резонансной
первом

втором
тема

случае

-

-

s/(J),

а в области

массой или, точнее, инерционным сопротивлением

полное

механическое

сопротивление

определяется

частот
(J)fll.

упругим,

а

В
во

ине.рционным сопротивлением. В соот.ветствии с этим говорят, что сис­

управляется

Аналогия

упругостью,

между

массой

механической

или

активным

колебательной

сопротинленпем.

сист.емой

и

электрической

цепью позволяет изображать механические системы с помощью анаJtогич11ых им
электричесжих схем, рассчитывать и .иеследоваrь схемы и -полученные резулыаты

вновь переводить на язык механических всличш1. Этот прием назыв(tется

мето­

дом электромеханических аналогий и широко используется в электроакустнке.

Разобранная

аналогия

мой и последовательным

между

простой

соединением

механической

и11ду1пивности,

колебательной

емкости

с11сте·

и акпшного

со­

противления является простейшей. На практике приходится встречаться с гораз­
до .более слож·ными системами и аналогиями. В особенности затрудняется по.11,ы­
оканне

аналогов,

когда

механическая

система

состоит

нс

нз

сосредоточенных

масс, упругостей, сопротивлений, а из распределенных, что имеет ·Место,

11d11ри

мер, .в колеблющихся струнах, мембранах, п~астинках, балках и т. п., где каж­
,11,ый •малый элемент колеблющегося тела обла.n.ает и массой, и упругостью, и rре­
вием.

Чтобы показать, как составляются схемы аналогии, рассмотрим следующий
пример. Дана механичссl{ая система

(рис.

2),

состоящая из масс т 1 и т2, кото

рые соединены пружиной, обладающей гибкостью с. На массу т 1 действусr си­
ла

F.
Поскольку электрической аналогией силы является э. д. с., то в схеме юш­

логни сила отображается э. д.

с.,

действующей

непосредственно

на

массу

т1•

После массы т1 следуют элементы с и т2, которые можно соеди­
нять либо последовательно, либо параллельно. Если они соединены

последовательно, то при очень малом значении гибкости с упругое
сопротивление велико, и, следовательно, тока в цепи не будет. В пе­
реводе на язык механики это означает, что, несмотря на приложен­

с

ную силу, система не колеблется. Вместе с тем малое значение гиб­
кости с означает, что массы т1 и т2 жестко соединены, ка!{ бы слп­

ты в одну массу, что не допуск.ает отсутствия 1шлеба11ий в системе.

РИС.

2. Механическая колебательная система

Соединим теперь с и т2 парал.лельно (рис. 3). При таком соедипешш MdJIOe
значение гибкости с никак не препятствует колебаниям в системе. Есл11, наобо­
рот, положить, что с весьма велико (очень слабая пружина, волосок), то мaJioe
упру.гое сопротивление зашунтирует .в схеме аналогии т 2 и этсl

масса

пр11

этuм

колебаться не будет. К. этому же заключению можно прийти и не прибегая к
схеме аналогии. Действительно, если сила дейсrвует на ~массу т 1 , то ее колсба-

7

.вия практически не будут передаваться массе т2 , если она соединена с массой

nос,редством

m1

вая па,ра·метрам

очень гибкой

(малоупругой)

механической системы либо

пружины. Таким

образом, прида­

очень большие, либо очень малые

значения, можно убедиться в том, что схема аналогии

(рис.

3)

составлена пра­

вильно.

РИС.

3.

Схема аналогии механической коле­

бателыюй системы по рис.

2.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
ЭНЕРГИИ И ИХ ВИДЫ

Применяемые в электроакустике аппараты являются преобразователями од­
ного вида эн.ерrии в другой. Например, подводимая

к зажимам

теля

на

электрическая

таким

образом,

энергия

частично

превращается

ческую энергию колебаний

в

затрачивается

тепловую,

а

частично

подвижной системы

.нагрев

громкоговори­
проводника

превращается

в ·механи­

громкоговорителя. Для

ния сущности процесса преобразования одного вида энергии в

и,

другой

выясне­
и связи

между электрической цепью и механической колебательной системой преобразо­
вателя .рассмотрим для примера наиболее распространенный в

электроакустике

электродинамический принцип преобразования.
Из электротехники известно, что если поместить в магнитное поле 11ровод­
н11к с током,

то

он

начнет двигатьея

в

направлении,

определяемом

правилом

ле­

вой .руки. Например, пусть проводник имеет форму плоского .витка, в которо~
ток направлен по часовой стрелке, а

магнитные силовые линии направлены

радиусам от центра витка. Тогда сила, которая

действует на

виток,

па

окажется

направленной внерх. При перемене направления тока на обратное сила, дейст­
вующая ·на виток, также изменит свое направление. Поэтому, если в проводни·
ке будет протекать переменный ток, то проводник будет колебаться. Наоборот,
если виток, находящийся в :магнитном поле, колеблется под влиянием какой-ли­

бо действующей на него силы и перерезает при этом магнитные силовые линии,
то в нем будет индуктироваться э. д. с. Если виток замкнуть, то в цепи
чет ток.

Рассмотрим

несколько подробнее

явления,

происходящие

поте­

при электро­

динамическом способе преобразования.

Если приложить к катушке, состоящей из нескольких витков и находящейся
в

магнитном поле, переменное

напряжение

действием возникающих сил. При этом

U,

то она

начинает колебаться под

в витках катушки, iшторая

пересею1ет

магнитные силовые линии, индуктируется э. д. с. Направление э. д. с. по праnи­

лу Ленца таково, чтобы противодействовать причине, ее вызвавшей, т. е.
ложенному напряжению. Значение пропшо-э. д.
ная

индукция,

катушки,

м/с.

Тл;

l-

длина

проводника

с. равно

каrушки;

м;

Blx,

где В

х- скорость

Если обозначить электрическое сопротивление

катушки

-

при­

магнит­

дnижения

через

R,

то по закону Ома ток в ней

l=(V-Blx)/R.

8

(3)

Скорость движения катушки согласно

F

ния силы

( 1)

определяется как частное от деле­

z.,..

на полное механическое сопротивление

водник в магнитном поле,

Сила, движущая

про­

равна, как известно.

(4)
Отсюда x=F/z.,,.=Bllfzм.

(3),

Подставляя значение скорости х в

получаем

U - (IP 12 /zм) /
/ == - - - - - - - - - .

(5)

R

Решая это уравнение относительно

=

I
Таким

об.разом,

/,

имеем

+8

U/(R

1

12 /zм).

при -механических колебаниях

(6)
катушки с током

в

магннт­

вом поле ·В ней возбуждается противо-э. д. с., вследствие чего в цепи катушки

электрическое сопротивление

R

как бы увеличивается на значение В2/ 2 /zм,

11а­

зываемое вносимым электрическим сопротивлением

(7)
где К -

коэффициент электромеханической связи.

Вносимое сопротивление обратно пропорционально механическому сuщюпш­
лению. Например, если ·механическое сопротивление катуш1ш равно бескопеч110сти, то вносимое сопротивление равно

нулю. Это становится

учесть, что при бесконечно большом -механическом

понятным,

если

сопротивлении катушка

на­

ходится в покое, и, следовательно, в витках ее не возбуждается противо-э. д. с.

Итак, сопротивление, -вносимое из механической
цепь или из элект,рической цепи

систем и их

взаимодействие.

в

Ясно,

системы в электрическую

механическую систему,

что

взаимодействие

отражает связь этих

это тем

больше коэффициент электромеханической связи К. Попытаемся

больше,

чем

глубже .выяс­

нить природу вносимого сопротивления. Для простоты предположим, ч 1·0 меха­

ническое сопротивление чисто активно

(zм

=r).

(3)

Тогда

можно перепнса rь в

виде:

I

= U/(R +K /r)= U/(R + 'вп)·

Умножая обе части ·на

1

1

и преобразуя, получаем:

U / = /I R
Очевидно,

что левая

часть

+1

равенства

2

'вн•

(9)

электрическая

-

мая к катушке, а в правой части равенства
ность, затрачиваемую на

(8)

-

R

член 12

нагрев проводника,

и член

мощность,

нодводи­

представляет собой мощ­
2

J rвн -

часть

подведенной

электрической мощности, преобразованной в механическую и затраченной

в

ме­

ханической системе на преодоление трения.

Если электрическое и механическое сопротивления реактивны, то в праrюй
части выражения
ности в

(9)

катушке и

щуюся механическую

получим сумму величин
кажущейся электрической

-

кажущейся электрической мощ­
мощности,

перешедшей

n

кажу­

мощность.

Таким образом, вносимое сопротивление отображает ту часть

подвод11мой

МСJщности, которая преобразовывается в другой ее вид.

Аналогично могут быть получены выражения для коэффициента эле1проме­
ханической связи и -вносимого сопротивления для электростатического

алектрического преобразователей.

и

пьезо­

Электростатический преобразователь состоит из неподвижной и
обкладок, находящихся

на ·расстоянии

d.

При

приложении к

наnряж~ения Ио и переменного напряжения частоты

нет колебаться с той же частотой

ro

пим

подвижной
постоннного

подвижная обкладка нач­

Коэффициент электромеханической связи бу"

дет

К=
Для

пьезоэлектрического

U 0 /(rod}.

преобразователя

ставляющего собой пластинку длиной

l

(10)
с изгибной

и толщиной

ro,

ложении к ней переменного напряжения частоты

h,

дефор·мацией,

пред·

колеблющуюся при при·

l{Оэффициент электромеханв·

ческой связи будет

К= Ко l 2 /(roh 2 ),
где Кв

-

коэффициент пьезоэффекта.

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ В СРЕДЕ

Рзссмотрим процесс возникновения и распространеюш колебаний в воздуш·
ной среде.

Пусть имеется бесконечно большая жесткая стенка С, в которой может пе­
редвигаться

П

(рис.

4).

вправо

и

влево

относительно

своего

положения

равновесия

поршень

Пусть, например, в данный момент поршень идет вправо, толкая на­

ходящиеся перед ним частицы воздуха. Частицы, отклоняясь от своего положе­
ния

равновесия, ·В

свою

очередь

толкают

частицы,

находящиеся

вправо

от

них 1

т. е. следующие за ними и т. д. Справа от поршня образуегся сгущение возду•
ха или область с повышенным атмосферным давл-е11ием. Толчки от од110й части·
uы воздуха к другой передаются все дальше от поршня, вследствие чего вправо

от него распространяется сгущение. Пусть теперь поршень после того, как он до­

стиг соQего .крайнего правого положения, начал передвигаться влево. Тогда пе·
ред ним образовывается разрежение воздуха, или область с пониженным атмо·
сферным

давлением.

Поскольку

у

поверхности

поршня

создалась область

раз·

режения, туда устремятся примыкающие к ней частицы воздуха. На том месте,
где они находились, в свою очередь образуется область разрежения, в которую
устремятся другие, примыкающие к этой области, частицы воздуха. В результате

вправо от поршня будет распространяться разрежение. Таl{ИМ образом, колеба·
ния першня периодически вызывают во внешней среде
виде сгущения

и

разрежения,

поршня вперед и назад)

причем

одному

периоду

(воздухе)

возмущения в

колебаний

(движение

соответствует одно сгущение и одно разрежение.

Давление р, измеренное в какой-то определенной точке среды, окружающей

поршень,

изменяется

в

зависимости

от времени

по

закону,

подобному

закону

движения поршня. При колебательном движении поршня давление в рассматри.

ваемой точке сначала

нарастает, становясь

а ззтем спадает до значения
опять увеличивается

больше атмосферного

давления

меньшего, чем атмосферное давление, и,

до значения

Ро 1

наконец 1

ро.

Графически процесс изменения давления во времени в данной то~IКе среды
изображен .на

рис.

5,

который соответствует движению

по синусоидальному за.кону. Значение давления

.10

в

поршня,

каждый

совершаемому

момент времени

ИВ•

зывается его 1 мгновенным

значением.

Давление в

каждой

данной

точ1<е

можно

представить в виде суммы двух составляющих: постоянной, равной атмосферно­
му давлению, и ·накладывающейся на него переменной. Последняя обычно назы­
вается звуковым давлением

Период изменения давления Т равен периоду коле­

баний поршня. Амплитуда же звукового давления пропорцио11алы1а
колебаний поршня. Заметим, что на рис.
преувеличена

по

сравнению

со

5

амшштуде

амплитуда звукового давJ1ешш сильно

значением

атмосферного

давления

из-за

невоз­

можности изобразить величины давлений в истинном соотношении, так как амп­
литуда

звукового

давления

даже

самых

громких

звуков

составлиет

меньше

од­

ной тысячной доли от величины атмосферного давления.

р

Ро

t
т

РИС.
в

4.

РИС.

Образование звуковых волн

5.

вления

среде

Завпснмость да­
в

среде

от

вре­

мс1ш

Звуковое давление, ка~< и

всякое давление, измеряется СИJЮЙ, деliсrвующей

на единицу площадп. Поэтому в акустике за единицу звукового давления при­

нято такое давление, при котором на площадь в

1

1 м 2 действует сила, равная

Н. Эта единица звукового давления называется паскаль (Па). Паскаль явля­

ется удобной единицей

измерения, так

как

в

большинстве

случс1св

значения

звукового давления изменяются от сотых долей паскаля до нескольких его еди­

ниц. Звуковое давление при средней громкости разговора составляет доли

пас­

каля. Среднее атмосферное давление, соответствующее давленпю рту rного стол­
ба высотой 760 мм, составляет приблизительно 105 Па.

Как и другие акустические величины, звуковое давление также измеряется
в действующих значениях.

Состояние среды в рассматриваемой точке можно охарактеризоnаl'ь не толь­
ко изменением давления в

ней, но и скоростью час гиц воздуха

шш смещением

их относительно положения равновесия. При синусоидальных колеGа1111ях порш­
ня кривые скорости

или

смещения

частиц

в

зависимости

от времс1111

имеют

так­

же синусоидальную форму.

На рис.

6

изображено изменение во времени скорости частиr{, обычно назы­

ваемой в акустике колебательной скоростью.

Колебательная скорость х в

раз­

ные моменты времени имеет разные значения и знаки. Таким образом, в звуко·
вом поле каждая частица среды находится

Итак, колебания источника

звука

в определенной

(например,

поршня)

фазе колебаний.

вызывают

в

среде

сгущения и разрежения. Область, в которой наблюдаются сгущешш и разреже­
ния, называется звуковым

полем. Сгущения и разрежения

среде с определенной скоростью,

распространяются

назьшаемой скоростью распространешш

в

звука.

11

Ее значение зависит от характера и состояния среды. Так, скорость звука в га·
зовой среде:

С=
rде

Ро -постоянное

(атмосферное)

отношение теплоемкости

газа

при

V

Po

(11)

'\'р'

давление;

постоянном

у- показатель

давлении ·к теплоемкости

постоянном объеме. Это отношение для воздуха равно
ха, равная при

0° С

и

мм. рт. ст.

760

адиабаты,

1,4;

р

-

те.

газа

при

плотность возду·

кг/,м 3 •

1,3

.

х

t

РИС.

Зависимость ко­

6.

лебательной
среде

от

скорости

в

РИС.

7.

с·юяния

источника

времени

Для воздуха при этих условиях

м/с, а при

331

Зависимость звукового давления от рас­
до

20° С

скорость

она повышается дg

344

распространения

звука

равна

м/с.

Скорость звука никоим образом не следует смешивать с .кш1ебательной ско­
ростью частиц среды. Колебательная скорость частиц среды в зависимости
различных условий

ка)

от

(например, от амплитуды, частоты колебаний источника зву­

может иметь разные значения, при этом

распространения звука.

Процессы

во много раз ~меньшие

колебаний частиц среды

и

скорости

распространения

звука ,различны и по существу. В то время как звук при отсутствии препятст.
вий может распространяться в среде сколь угодно далеко от источника, части.
цы

среды

движения

колеблются

около

своего

положения

равновесия

и

поступательного

не имеют.

Если одновременно измерить звуковое давление в различных точках прямой
в .направлении распространения звука, то с помощью полученных значений МОЖ-!

но построить кривую зависимости звукового давления р от расстояния
синусоидальных колебаниях источника звука эта
рис.

7

форму, также

отличаться
по

мере

близкую к

от идеальной

удаления

от

синусоиде.

синусоиды:

источника

в

К·ривая

Правда,

последующие

результате

того,

полученная

амплитуды
что

r. При

имеет показанную

энергия

кривая

на

будет

ее уменьшаются
звука

распреде"

ляется на все ·большую поверхность и поглощается .в самой среде.

Каждой точке, ·расположенной на кривой, соответствует своя фаза колеба~

ния. Однако ~можно у-казать некоторое число точек с равными фазами. Так, на­
пример, в точках а 1 , а2 , а 8 имеет ;место максимум звукового давления. Одной и
той же фазой ха.рактеризуются также 'Колебания в точках 6 1, 6 2 , 6 3 • Какое же
расстояние разделя1ет точки с одинаковой фазой? Известно, что за один пе.риод

источник звука
ривая рис.

7,

посылает в среду одно сгущение и одно

.видим, что отрезок а1а2 или

6 16 2

разрежение. Рассмат­

равен отрезку в 1 в2 , т. е. отрезку,

в котором укладывается одно раз.режение ·и одно сгущение. Так как С·гущения

12

и разрежения перемещаются со скоростью зnу1{а, то за время Т, равное одному
периоду, звуковые колебания распространяются на расстояние

л. =ст

л. =с/ f.

или

(12)

Расстоmше Л между самыми близ·1шмн точ1<а.ми (например, В1В2), в .которых
колебания находятся в одной и той же фазе, называется длиной воJшы. Так, для

частот звука от
ДО

3>4

50

до

1О

ООО Гц длины волны в воздухе изменшотся о

Разность фаз между тО'чками, разделенны·ми расстоянием п'Л, равна
п

l,

-

r 6,8

м

СМ.

целое число. Разность фаз <р

между точками, находящимися на

где

2nn,

расстоянии

может быть найдена из соотношения <р/2л=l/'Л.

Отсюда

<р

= 2лl/'А = kl,

(13)

где k=2л/'A=2лf/c=ro/c.
Величина

k

в акустике обычно называеrся волновым числом. Через все гоч­

ки, в котQрых колебания находятся в одной фазе, можно п.ровести 11оnерх11ость.

Эта поверхность

называется

фор.мы, которую

имеет

волновой

поверхность

или

фронтом

фронта

волны,

волны.

ские, плоские и т. д. Представим себе источшш звука в
шара, например

резиновой

оболочки,

в

которую

В

зависимости

разJшчают

волны

виде

попеременно

которой откачивается воздух. Такой источник звука посылает

от

сфериче­

пуJ11,с11рующего

нагнетается

n

и

из

среду с1·)··щения

и разрежения равномерно во все стороны, воJбуждая сферические полны. Но на
большом расстоянии от источника

отдельные участки поверхности фрuн га

сфе­

рической волны можно считать плоскими.

Пра.ктич·еские источники

звука обычно

не дают

ни

той

ни другоii

волны в чистом виде. При возбуждении звуковых волн энергия от
ступает в среду.

Благодаря

этой энергни

возникают

формы

исто 1 11111ка

колебательные

по­

двнжения

частиц среды. Энергия этих коJ1ебаний может передаваться телам,

номещенным

в звуковое поле. Энергшо зву1ювого

колнчеством

энергии, проходящей

через е ·щ1шцу

поля

мш1шо

характеризовать

площади, -рас1;юложе11ной

в

пoJie

кулярно направленшо распространения звука за единицу времени
величина

называется

интенс1шностыо

звука

и

и.змеряется

.в

перпенди­

(рис.

ваттах

Эта

8).

на

1шадрат­

11а заданном

расстоя­

ный метр.

Для сферической

волны по заданной

и11те11сивносrи

нии от источника легко определить мощность источника. Действительно, на рас­
стоянии

r от источника соответствующая сферическая поверхность равна 4лr•.

Если через каждый квадратный метр этой поверхности проходит мощнос·1ъ
мощность, проходящая через всю поверх1-юст~. составит

4nr2J.

/,

то

Эту мощность Р

должен доставить источник.

Следовательно,

Р= 4лr 2 /

HЛll

1 ==

Р/(4л г 2 ).

(14)

Интенсивность в сферической nолне обратно пропор1щональна квадрату рас­
стояния от источника. Но интенсивность связана со звуковым давлением в сфе­

рической волне соотношением

/=

акустическое сопротивление среде,

р 2 / (ре),

здесь

ре

-

волновое

представляющее собой

сти среды р на ско,рость звука с в ней. Для nоздуха при

или

у дельное

произведение

20° С

и

760

плотно­

мм рт. ст.

рс=-415 кг/(с·м 2 ).

13

Учитывая это, получаем: р2/ (ре)= Р/ (4nr2 } или

1/Ррс,
р =-1
r
4n
"·

(15)

е. звуковое давление в сферической волне обратно пропорционально расстоя-

8РЮ от источника звука. Звуковые давления р1 и р2 в точках, расположенных от

r1

источника на расстояниях

r2,

и

связаны соотношением

Р1/р2=Г2/Г1.
Для плоской волны ни звуковое давление, пи пнтен­
сивность в

какой-либо точке пе зависят от положения

точки в nространстве. Для плоской волны существуют
следующие

простые соотношения

лением

колебательной

стыо
РИС.

8.

р,

между

скоростью

звуковым

х

и

дав­

интенсивно­

/:
х

Поток звуко­

= р/(рс), z =хрс,

вой энергии че~ез по­

где р и х могут быть выражены либо

верхность

либо

в

дейстnующих

значениях.

(16)
амплитудных,

n

Связь

между

и

/

р

такая же, как в сферической волне.

Эти соотношения аналогичны закону Ома и зависимости мощности от тока

•

напрJ1ження в электричеекой цепи с акпшным сопротивлением.

На практике при звуковом давлении

11

Па колебательная

скорость соглас­

uо (16) будет x='l/4'15=2,4·.I0- 8 м/с. Колебательное смещение на частотах 100,
1000 и 10000 Гц согласно ('2) соответственно равно: 100 =2,4· I0- 3/('2·n· 100) =

x

-=З,8· 10-6 м, Х1000=3,8·

10--7 м, х 1 о ооо=З,8· IО- 8

"Jl2 больше.

щений будут в

м. Амплитудные значения сме-

Ускорения на этих частотах согласно (2) i 100 =
-=2·n· 100·2,4 · 10- = 1,5 м/с , i 1000 = 15 м/с 2 , х= 150 м/с 2 , т. е. будут довольны
2

3

большн.мн.
Так как значнrия акустичееких .величин меняются

в очень широких преде­

.лах1 то их удобно .nыражать не в абсолютных значениях, а в логарифмических.

К тому же громкость звука
ческ:их величин

приближенно пропорциональна логарифму

(звукового давления, интенсивности и т.

тг:ккх логарифмических

значений

(уровней)

пользуются

п.}. Для

акусти­

вычисления

следующими зависимо-

стями.

Для звукового давл.ения N =20

lg ~Р__
Роо

Дли интенсивн0сти М =
Величины

N

и

М

10 lg-1- loo

измеряются

.в

децибелах

обычно принимаются значения соответственно

!liOTopux

назыnается стандартным

(дБ).

2 · 1о- 5

В качестве роо

Па и

1О- 12

нулевым.

По;южим, что сле.к.ует определить уровень авукового давления

N=20 lg --2-~- =20lg·105 =20·5= 100 дБ.
2· 10- 5
Уровень звукового давления в

14

и

1 Па будет равен 94 дБ.

loo

Вт/м 2 , уровень

2

Па:

ИЗЛУЧЕНИЕ ЗВУКА ПОРПIВЕВЫМ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

Для создания звукового

по.111

-

источник звука

излучатель

должен

равв•·

вать .некоторую .мощность, которуm он излучает. Очевидно, что АЛЯ этого х ио­
точнику должна быть

подведена

мощность.

Предположим,

что

источник звуха

представляет собой невесомый поршень, колеб;1ющийся без трения в беско.неч·воl
стене, Если вокруг поршня создан

вакуум, то ясно, что для приведения пopDI•

ня в колебание достаточна бесконечно малая возбуждающая сила

Иr соответст1

венио такая же мощность. Однако картина резко изменится, если поршень ОЖ•

ружает обычная среда. Оказывается, что при этом к поршню должна ~быть пр•·

ложеиа определенная

возбуждающая сила

F, состоящая из активной и peaJ:•

тивиой составляющих:

(17)
где х- колебательная с.корость поршня.

Для того чтобы выяснить poJJи &е.Личин
нения

(17)

и

rn

xn,

умножим обе части урав­

на х. Очевидно, что в результате умножения сил на скорость

должны получить полную мощносп. в .певой части и в правой части
и

-

мы

акт11.внр

реактивную ее составляющие:

(18)
Полученное выражение аналоrичнQ. выражению для пол1юw

электричесх:оl

мощности в ц.епи с индуктивностью и активным сопротивлением: P=l2R+/I2тL.
В идеальном случае неограниченной среды активная мощность

идет в•

i 2rn

создание звукового поля в иевозбrжденных частях среды. Она теряется поршнеw

необратимо и должна непрерывно

пополняться.

Формально,

поскольку процеС8

имеет необ.ратимый характер, можно сказать, что мощность х2г" затрачиваете~

на .каком-то сопротивлении

r n.

Сопротивление

rn

называют сопротивлением ИЗ•

.'Iучеиия. Таким образом, нзлучен11ая источником звука мощность Р может -быn
выражена

как

Р =х• 'п.

(19)

Обычно среда, в которой происходит распространение звука, ограничена (на"
пример, поверхностями помещения, границами з€м.ной атмосферы). Казалось бы,
что после возбуждения

конечного

объема

среды

источнику

бо;1ьше

не .на

что

затрачивать свою мощность, но необходимо помнить, что реальные среды обла•
дают

поглощением,

т.

е.

при

распространении

звука

часть

его

энергии

превра­

щается в тепло. Потери -мощности имею·г место также пр~ отражении звука O'l
ограничивающих
пространении

объемов

звука

звукопоглощающих

в .конечных

мощность для покрытия этих

объемах

поnерхностей.

источник

должен

Поэтому
также

при

рас­

доставл11т11

потерь.

Что касается реактивной мощности х 2 х 8 , то дело обстоит так, как

буАМ

из-за .наличия среды, окружающей поршень, поршень приобрел какую-то допол•
нительную массу

и соответственно

механическое

противление. Эта

проявляющаяс~

лри колебаниях

•шем среды, wосит название соколеблющеАся

реактивное

(инерционное)

масса, t>бусловленная

или присоединенной

со·

нам­

массы.

Величины ra и х11 и-е являются постоянными, а зависят QT вида источни.к• 1
его поверхиостн, от соотношения между размерами

источника

11 дJlиной вопим

11

излучаемого

звука,

а

также от

удедьного

акустического

сопротивления

среды.

Пот10е сопротивление излучения zп может быть выражено как

(20}
где S -

поверхность источника; ре -

nротивление среды;

r' 11,

х' 11

со·

соответственно безразмерные у дельные коэффици·

-

епты
ные

волновое или удельное акустическое

активного
к

и

реактивного

единице поверхности

сопротивлений,

источ1ш1<а

и

отнесен·

к среде с еди·

пнчным у дельным акустическим сопротивлением.

Значения
щью

r'п и х' п могут быть nычнслены с пом о·

довольно

сложных

математических

выкладок.

Результаты этнх вычислений для поршня, колеблюще­

о)

в)

i--1-

гося в

бес1<0печной стене

фически на
выражены

РИС.

-

9,а), изображены гра­

рис. 1О,а. 3 десь коэффициенты
в

зависнмости

-2nfa/c=uю/c, где а -

а

(рис.
от

значсн11я

r'

R

и х'11

ka=2na/'J..=

радиус поршня.

9. Три типа поршневых излучателей:

круглый поршень в бес1<0нечной стене;

ронний поршень без Э!\рана; о

-

6-

односто·

двусторопниИ

поршень

без э1\рана
При больших и малых значениях
ких частотах, для коэффициентов
ные

ka,

r' п

т. е. соответствешю на высоких и низ­

и х' п получаются следующие приближен·

выражения:

при ka<t:

1
,
(ka)2
'R. = -2-

.при lla~1

ы2 а2

=

,

2с2

х

8 ыа
----

(21)

с

R- 1

г'п=l; х'11=О.

Коэффициент х' 11 определяет реактивную часть сопротивления излученця на
-низких частотах (при малых ka). Полное сопротивление этой части

XR.

=

рс

,

s XR =

рс

8

ыа

s -3 -с

= -

8
3

раз

(1).

Оно обусловлено некоторой соколеблющейся или присоединенной массой 8/Зра 8 •
Поэтому величину

xn

иногда называют инерционной частью сопротивления

из­

лучения.

При колебаниях поршня не в бесконечной степе возможны два случая: одна
поверхность закрыта и не излучает (рис.

9,6),

обе поверхности поршня открыты

и излучают (рис. 9,в). Во втором случае при движении поршня, например, впра·
во, он создает сгущение правой стороной и разрежение

-

левой. Если взять ка­

кую-либо точку среды, находящуюся в плоскости поршня, то очевидно, что сгу·
щения и разрежения доходят до нее одновременно и нейтрализуются. Следова·
тельно в плоскости поршня звуковое давление равно нулю. Возьмем теперь точ­

ку О, лежащую где-либо вне плоскости поршня. Пути колебаний

(сгущения и

разрежения) до точки О от обеих сторон поршня различаются на какую-то ве·

16

.пичину Лl. Соответственно разность фаз

(J)

колебаний, приходящих от обеих сто­

рон поршня, равна у:же не л, а (J)=л+2лЛl/Л.
Член 2пЛl/Л должен быть достаточно большим, чтобы в точке О сгущения

•

разрежения не нейтрализовались. На низких частотах

путей Лl значение 2лЛl/Л

мало.

Поэтому

будет

малб

при заданной

и

разности

развиваемое звуковое

.аавление. Чтобы увеличить звуковое давление на низких частотах, необходимо
аоршень помещать в бесконечную стену

(при этом Лl=оо), а

практически- в

вкран достаточно больших размеров.
Обычно вместо экрана

применяют офор.мления

в

виде

открытых с

заднс~

IТОроны ящиков, о чем подробнее будет сказано далее.

В поршне с закрытой задней пове.Рхностыо, изображенном на рис.
t'рализация

звукового

давления,

создаваемого

передней

9,6,

нсй­

поршня 1

поверхностью

11тсутствует. Однако на низких частотах звуковое давление, создаваемое таким
flОршнем,

меньше, чем

в бесконечной

cre!!e.

звуковое давление, создаваемое поршнем,

колеблющимся

Это происходит за счет того, что в первом случае Э!!rргин

мsлучается в окружающую среду в пределах телесного угла' 4л, в то время как
во втором она излучается только в пределах угла 2л. На высоких частотах ра1-

1вица будет небольшой
.аалее. Следовательно,

из-за
для

направленности

излучения

излучения,

звуков

низких

о

чем

частот

будет

важно

сказано
помещать

поршень в большой экран.

На .рис.

кроме кривых

10

приведены кривые
вые

ka

r' п

r' п

r' л

и х' п для поршня в бесконечном экране

и х' п для поршня, за1<,рытого с одной стороны

и х' п для поршня, открытого с двух сторон

аналогично

(21)

(в)

Для

(6),

(а}

и кри­

малых з!!аче1111й

значения r'п соответственно равны:

,
'R.

(ka) 2

=

4

4 с2

(22)
8 (ka) 4
8 w4 а4
r - - - -2 - - R - 27 п
27 п 2 с4
,

r,/, х,(

' '

rл, Хп

1,2

.... .._

'/'

•

1,0

1

,/

~ r,;

..........

1 1\
1 /_

/'1 \.

j

0,2
о

'\

j

11

Ь'
10.

1

2

J

J

с\-

1 1

'Xfi

-J

\

i)
РИС.

J

''-

1

.........

L.L

J

11
'
- ,

\ r.'
R

~

f
О,б

"""~

~

lra

\ ХЙ
\
'- -

1

1J
/,/"
О

1

2
о)

J

!ш

О

Удельное сопротивление излучения различных

'
видов

z

3

!щ

(!)

излучателей

17

Соответсnенно значения х' в будут:

,

2ша.

2

xR= -ka= - - ·,

n

х

nc

,
R

4
4ша
=--ka=--.
Зл

Зле

Отсюда можно получить для величины соколеблющейся массы:

4

tnR = 2 р а 3 ,
Сопротивление

излучени-я,

mR =зраз.

будучи

весьма

малым

(23)
для

поршня,

малого

п~

сравнению с длиной волны и колеблющегося в бесконечном экране, становится

еще ·меньше, если этот ~поршень колеблется без экрана или нзлучает только од·
ной стороной. Таким образом, для излучения значи11ель11ых мощностей поршень,
малый

пе с,равнению с длиной

волны

и

имеющий

малое сопротивление излуче­

ния, должен иметь весьма большие колебательные скорости
Рассмотрим

11).

излучение

Положим, что

поршня,

мы находимся

находящегося

в

[см.

бесконечном

в точке, расположенной на

( 19) J.
экране

прямой,

(рис.

пдущеА

под углом а к оси поршня. Если эта точка расположена достаточно далеко 01
поршня,

то

можно

считать,

что

все

прямые,

проведенные

от

различных

поверхности поршня к ней, будут идти почти параллельно. Кол.еqания
простраюпощиеся

вдоль этих

прямых,

придут

в

эту

точку

Отсюда колебания от к.райних точек поршня диаметром

d

с

точе1

же, рас·

разными

фазами,

придут в рассматри.

ва~мую точку со сдвигом фазы

<р
При

достаточно

=

2л

большом

d

- - sin
л.

а

отношении

=

2лf d
с

d/Л

sin а.

колебания

от

разных

точек

ди·

афрагмы будут приходить .в фазе ил_и с небольшой ,разностью фаз только в на·

правлении оси или близком к ней (а мало), Поэтому в этих направлениях бу·

d/Л= l,7S

7,0

РИС.
теЛЬН•О

дет иметь

ИзJiучсние

11.

разных

поршня в

направлениях
его

относн·

{)СИ

РИС.

12.

Характеристика

равленности

при

нап­

отношении

d//..=1,7.S

место заметное излучение. В других

направлениях

разности фаз ко

лебаний могут быть такими, что они будут пейтрализовываться. Следовательно
в зтих направлениях излучение будет мало или будет совершенно отсутствовать

Таким образом, излучаемая звуковая энергия конц~нтрируется в пределах более
или менее узкого телесного угла.

18

Количественно направленность излучения определяется характеристиками на­

nравленности, обычно изображаемыми в полярных координатах. Характеристи­

ка наnравленности представляет собой графическое изображение относитеJiыюй
величины звукового

давления

Ra,

развиваемого

излучателем

в

данном

направ­

лении, по сравнению с давлением, развиваемым излучателем в направлении осн,

в зависимости от угла, образованного осью излучателя
ния. Так,

например,

измерив

на

рис.

и направлением излуче­

радиус-вектор,

12

получим,

ЧТQ

звуковое

даеление на любом расстоянии от излучателя по.а углом 15° к его оси состав­
ляет

0,8

значения звукового давления на том же расстояшш по оси излучателя.

При излучении поршня без экрана характеристика направленности изображается

sосинусоидой (восьмеркой при построении в полярных координатах). На рве. 13

d/Л

0,25

!,О

0,5

!.О

1,0

50

2,0

:m!,;: J;o•l:
2

90 ....._-L-.1--=--""'1:~-1--1.L..J[JO 80 ~_.__~....._...._._..... go

90

а)
РИС.

13.

бО

·

.90

30

90

90

О)

в)

Характеристики направленности излучения поршня в

бесконечном эк­

ране при различных отношениях d/Л

изображены характеристики

направленности

излучения

поршня,

по.мещепного

в

бесконечный экран для различных значений отношения диаметра поршня ·к дли­

не волны. Направленность излучателя может быть оценена и через так называе­
мый .коэффициент
ным

излучателем,

концентрации
разВ"ивающим

-

отношение

зву1швое

мощности,

давление,

та~Кое

излученной
же,

как .и

направлен­
у

11еналрав­

ленного излучателя на .его оси к мощности, излученной ;последним. Коэффициент
концентрации

с

для

восьмерочной

непа!правленного

(коспнусоидалыюil)

Направленность

реальных

более сложныы образом

излучателя

излучателей
и

ра.ве11

едюшце,

характер.истикой
в

пра 1ппчески

зав~нсимости
оп ре •tеляется

а

для

излучателя

направленности
от
прн

частоты

-

трем.

онисывается

нзмерениях.

ИСКАЖЕНИЯ

Преобразоваrше одного вида энергии в другой, в частности электрической в
акустическую,

искажений
переходные

практически

являются:

не

происходит

без

амплитудно-частотные

нскаже1шй.

(АЧИ),

Основными

видами

фазово-частотные

(ФЧИ),

(ПИ), которые могут быть опре ~:~:елены через первые два, t~ел1шей­

ные (НИ).
Сущность А ЧИ

заключается

в

том,

электрические сигналы разной частоты

напряжения

1

В на частоте

вивать на расстошши
мен.ии налряжения

1

1

100

преобразователь

воснроизводнт

неодинаково. На11р11мер,

что

при подведешш

Гц к данному преобразователю оп будет раз­

м по его оси звуковое давление О, 1 Па, а

при подве­

В, но lld час1'оте ЮОО Гн. он будет развнвать звуковое дав-

19

ление

Па. Амплитудно-частотные искажения легко определяются по ампли·

0,2

тудпо-частотной

(АЧХ)

или чаще для краткости называемой частоrпой харак:·

теристике, где по оси абсцисс откладывается

масштабе)

частота,

а

(как правило, в логарифмическо11

по оси ординат также в

логарифмическом

масштабе

(в

децибелах) развиваемое звуковое давление в определенной точке пространства в
при заданном режиме подведения напряжения к преобразователю, например прв

неизменном .напряжении на воех частотах. Бланки АЧХ стандартизоnаны ГОС1

!"500

/530

гг
1
1

25

1

1

1
1

20
15
10

2000
РИС.

14.

J(J(J(J

wuu 5000

!Uf!OU

ZUUUOЩ

Частотная характеристика акустической системы 35АС-1, изображен·

ная на стандартном бланке АЧХ

16122-78

(рис.

14)

и стандартом МЭК (рис.

равномерность. Так,, представленная на рис.
ность

15

дБ в диапазоне

зависимости сопротивления

преобразователя

40-20

15) . .Мерой АЧХ является ее не·
14 осевая АЧХ имеет неравномер.

ООО Гц. Причинами АЧИ являются частотные

излучения

и

механических соцротивлений

элем<'нтов

и их комбинаций, а также зависимость от частоты электриче~

ского входного сопротивления преобразователя.

m!==:.i=r::i:::iц=n:1~:!:+!··::J::I+!"=+=+=r.q::f:ц:::!::!!==i=!::J:!=~+=J!+:п~q!:=i======~~

dЬ

дБ

бО

50

~

-п
1---t--~-t--t-+-+-Н,__--t---t---il--г--+--t--t-Н-t--t-->--t--t--+--+--t-l-f-+-+---+-+----Ll4J

и

1---1--t--t-t--t-++!·--t--t---il--I-

1-- - - - -

_____.---+--+--->--

-

-

-

·-

_.,__ -

---

-

- - =~

Юt---+--+-+-;r-нн+--+--+--t--+-+-н-н+-+-+--+-t--+-+++-Н-+-+------~

-t-+--+--1----1

9
20
РИС.

20

50

15.

tOO

200

500

!ООО

ZDOO

Бланк АЧХ, стандартизованный МЭК

5000

fOOOO 20000

20
!О

-О

Сущность ФЧИ

заключается

электрическим напряжением

в

том,

что

сдвиг

фазы

между

и развиваемым преобразователем

нием отличен от равномерно растущего с частотой сдвига
пения между двумя

точками

поля,

находящимися

на

и

расстоянию от

источника.

даnле"

фаз звукового

разных

тествеюного источника. Действительно, как следует из

ционален частоте

подводимым

звуковым

( t 3),

расстояниях

дап­

от

сс­

сдвиг фазы 11ропор­

Нарушение этой

зависимости

преобразователях при излучен.ин ими звука обусл~овлнuается, по существу,

в

rем11

же причинами, которые имеют место при АЧИ.
Переходные искажения заключаются в том, что при подведении к преобра­
зователю

переменного

напряжения

достигает

постоянного

значения,

излучаемое

а

нарастает

нуля цри выключении подводимого

ний

им

звуковое

постепенно

напряжения.

и

Причины

давление

пе

сразу

11е

сразу

спадtiет

переходных

до

11с1<ажс­

инерция и упругость элементов преобразователя ПИ. Переходные ис1<аже­

-

Н1ия •и ФЧИ отечественными стандарта 1ми не норми1руются.
Нелинейные искажения проявляются в том, что при подведении к прсобра­

r<po·

эова"Гелю напряжения одной или несrюльких частот в излучаемом им зву1<е

ме составляющих этих частот появляются еще и другие. ~Эти

частоты

мОl'УТ

быть .~ратными подвод11мым частотам (гармоники), или в целое ч11с.ло

,pa.i

ше

разностью

их

(унтертоны

или

субгармоншш),

или

являтьсн

подводимых частот. В последнем случае говорят об

суммul1

или

мень­

1штермодулящю1111ых

ис1<а­

жениях. Причинами НИ является то, ч1 о смещения, скорости, ускорения элемсн­

тев преобразователя под воздействием приложенных к ним сил становя 1·cn не­
пропорциональными

приложенным

силам,

что

вызывается

их

11елинейно1I

зави­

симостыо. По своей величине НИ оцениваются, во-первых, суммарным 1юэффи­
циентом

гармоник

1

1 Р~+Р~+ · · ·
k=--------

(24)

P1

где Р1

-

звуковое

давление

на

частоте

подводимого

вые давления в излученном звуке на частотах

2f 1,

напряже1шя;

р2,

р3 -

зву1<0-

Зf 1 и т. д.

Кроме суммарного коэффициента гармоник часто НИ оцениваются хараrпе­
ристическим коэффициентом

гармоник,

эффициента гармоник тем, чт·о в
Другим

видо~

оценки

НИ

(24)

который

отличается

от

суммарнш·о

значение р1 заменяется РсР

являются

коэффициенты

[см.

ко­

(25)].

ннтермодуляцпо1тых

искажений, определяемые при подведении к преобразователю частот

f1

11

f2

как

+ Рт2+11)/ Рт2,
kим s = ( Pt2-2f1 + Pf2+2f1)/ Pf2,
kим2 = ( P12-f 1

где Р12 -

звуковое давление на частоте

f2; Р12-11, Р12+11,

ветственно звуковые давления на частотах, указанных в

p12-2Jt, PJ2+2JJ -

соот­

индексах.

Общий коэффиц11ент интермодуляционных искажений

kиu =

V k;м2 + k;м3

•

Спедует заметить, что наибольшего значения НИ достигают при увеличешш под­
водимой к преобразователю мощности до предельно допустимоfi.

Близким НИ видом искажений являются дребезжание и призвуки. И те и
другие хорошо ощущаются при подведении к преобразоватеJIЮ синусоидаJrыюго
напряжения постепенно изменяющейся частоты.

21

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И НОРМЫ

Акустическая система

(АС) любого тИJпа характеризуется по·

казателями, определяющими эффективность и качество ее рабо­
ты. Важнейшие из них: чувствительность (отдача), диапазон вос·
производимых частот и неравномерность А ЧХ в этом диапазоне,
номинальная мощность и соответствующий ей коэффициент НИ.,
паспортная мощность, фор 1 ма характеристики
направлен1пости,
входное сопротивление.

Чувствительность АС

-

звуковое давление, раз:виваемое АС в

некоторой определенной точ•ке (обычно на расстоянии 1 м по ее
оси) !При подведении к ее зажимам напряжения в 1 В. О.преде·
ляемая таким образом чув,ствительность удобна для .суждения о
поведении одной и той же АС 'На разл·ичных частотах или, иным~
словами, для построения АЧХ чувствителыюсти АС.
Из определения чувствительности ясно, Что частотные харю\·
теристики АС следует снимать в режиме постоянного .напряжения,
подводимого к их зажимам. Однако, если понятие чувствителыю­
сти удобно для оценки указанной неравноме1рности, то. OHtQ со·
вершенно неприемле:мо при сравнении АС, имеющих разное элек­
трическое сопротивление, так как

при

подведении

равного

1

на 1 пря·

женин ра;зные АС rПО'I'ребляют ра'Зпую мощность.
Более удобная характер·истика - стандартное звуковое давле­
ние (СЗД), под ll{Оторым ·подразумевается зву:ковое да·вление, раз­
виваемое АС при 1подведении к ней
электрической
~мощности
0,1 Вт в точке на расстоянии 1 м и раоположенной по ее оси.

Подводи-мое при этом к АС напряжение будет И= V 0,1R,

R-

где

номинальное электрическое сопротивле1-ше. При такой харак­

теристике раз•ные АС -с·равниваются при одном и том .же з·наче-нии
потребляемой мощности. Международной электротехниче.ской ко·
миссией (МЭК) станда·ртизовано понятие характеристической чув­
ствительности (ХЧ), которая отличается от СЗД лишь тем, что
к АС ПОд'ВОДИТ·СЯ электричес.кая мощность не 0,1 Вт, а 1 Вт и со-

V

ответственно напряжение U =
R. Отсюда ХЧ больш·е СЗД в
VT0=3,16 раза, пос1юл1Уку зву~ковое давление пропорционально
кор·ню н:вадраТJному из мощности.

Помимо этих величин -за рубежом часто J1рименяют так назы­
ваемый «уровень характеристической чувс'flвителыюсти», который
представляет собой уровень ХЧ относительно стандартного нуле­
вого уровня З•вукового давления 2-10-5 Па. Пусть, например, езд

данной

АС

составляет

=0,632 Па,

а

0,2

уровень

Па.

Тогда

ХЧ

его ХЧ будет О,2Х3,16=
20lg 0•632 =20lg0,316·10 5 =

2-10- 5

дБ.
Как уже говорилось, для построения частотной характеристи­
4

=20 lg 3,16· 10 =20·4,5=90

ки .откладывают либо з·начение езд, либо чх в лоrарифмиче­
С·КОМ масштабе. По эт<Jй характеристике легко определить нерав­

номерность характеристики в заданном

22

(номинальном)

диапазо-

не частот. Численно она равна разности уров·ней, соо гветствую"
щих максимальной и минималыной чувствительное п1. Так, нерав"
номерность частотной характеристики, изображенной на рис. 141
соста·вляет 11 дБ. По частотной характеристике 011редсJ1яют так"
же среднее езд .в номинальном диапазоне

Рср=

где Р1, Р2,

Рп -

".,

V Р12+ Р22 + ··· +Pri2
п

СЗД на частотах

/1,

(25)

'

f2, "., f

11,

входящпх в диа"

па·зон воспроизводимых ча·стот; п - число частот,
раются равномер·но в логарифмическом масштабе.

1шторые выби"

Значение НИ те-оно связано с поминальной мощ110стыо, под ко"
торой понимается такое значение подводимой мощноrтп, при ко•
тором НИ не превышают задаfиюго значения.
Таблица

1
Норма по группам CЛOЖIIOCTll
Параметр

о

1. Диапазон воснроизводнмых 31 ,5-20000
часто·r, ~ ·ц, не уже
(25-25000)
2. Откпенение частотных Х3рактеристик

звукового

лении1 усредненных

ных

полосах,

ми _двумя

стемами

3,

в

между

при

номинаJ1ыюй

мощности,

не

менее

в

t-iO -12500
100-8000
(63 -1250(')

даu­

J1юбы­

конкретного

ской

50--16000
(40-16000)

3

октав­

акустическими

дЬ, не бoJJee
Среднее зву1юnое

2

си­

тина,

давJ1е1111е

3 (2)

3

(1)

l (94)

1 (94)

G,1! (92)

электри•1е-

(дu),

l lA

диапазоне

·rа-

стот:

100-8000
200-4000
4.

Гц
Гц

0,63 (90)

Суммар11ый хара1перис1·иче­
ский коэффициент гармошrк
при

электрической

сти,

мощ110-

соотве1'стnующей

сред-

нему звуковому давJ1с1шю на

4 дi ниже указа1111ого u 11. 3
таблицы значения,
лее

в

диапазонах

2БО-1000 Гц
1000-2000 Гц
2000-6300 Гц

5,

Электрическое

%,

не бо-

частот:

сопротивле-

2
2 (1 ,5)
1

2
2 (1 ,5)
1

-1 (3)
(2 ,5)
2

5 (4)
4 (3)

16 (12 ,5)

6 ,3 (5)

э

3

ние:

номинальное

значение.

Ом

А•nускаемое

отклонение

ми­

нималыюго

значения

ля

полного

4

пли

8

моду-

электрического

сопрФтивления

ного значения,

от

номина.~п.-

%, не

6. Масса, кг, не более

более

20
80 (63)

25 (20)

23

Требования к направленности обычно з-аключаются в том, что
частотные хара.ктеристи.ки, снятые под определенным углом к ОGИ

АС и совмещенные с частотной характеристикой, снятой на оси,
не отклонялась бы от последней во всем диапазоне более, чем на
заданное чи1сло децибел.
!Jро//ень' ср_еi!него
зD!J!(Dl/ueo ilaDлeжLЯ,

41--------------

с:;,

д5

~t(::

rs.
~

+
~ '&о

~ "Ч: о
~1:1:~

~~-4
""~
~~-8

~~

~
::.)

т?+--------~
1

1/

1

1

1

8000

50 100
а)

РИС.
а

-

~!:!:"'
")

~

~~

-

~~

~~

1

~

Fz

l/acmumu, Гq

.'l/l.о//ень cperlнeeo
з"Dylfotloeo tlatJлeнuя
д5
1--------t----'-'-----

~

-=71
1

1

Fi

ft

1

ft Fz
о)

11астота, Гц

16. Поля допусков частотной характериСТИl{И звукового давления АС:

высшей (О) -группы сложности; б

- 1, 2 и 3 rруп.п сложности

Входное эле:ктрическое сопротивление АС также нормируется.
Нормы на все указанные параметры АС в настоящее время
стандартизованы отечественными ГОСТ 23262-83 и сгандартом
МЭК. Эти .нормы приведены_ в табл. 1. К таблице могут быть сде­
ланы следующие замечания. Частотные характеристики АС долж­
ны укладываться в поле допусков, изображенное на рис. 16,а и
16,6. Рисунок 16,а справедлив ДJIЯ АС высшей (О) группы слож­

ности. Для этих АС допустимое отклонение частотной характе­
ристики от уровня СЗД не должно превышать +4 дБ, на часто­
тах 50 Гц и F2 допускается с~пад частотной характеристики от
уровня СЗД до 8 дБ. В диапазоне частот F 1 - 50 Гц спад ча­
стотной характеристики устанавливается в ТУ на АС.
Рисунок 16,б справедлив для АС 1, 2 и 3 групп сложности.
Допустимое отклонение часто11ной характеристики
от уровня
среднего СЗД (N) не ДОЛЖ·НО превышать +4 дБ ДЛЯ 1 группы
сложности и + 6 дБ для 2 и 3 групп сложности. Частота 1 вы·
бирается равной 100 Гц для 1 и 2 г.рупп сложности и 200 Гц­
для 3 группы. Частота f 2 выбирается равной 8000 Гц для 1 и 2
групп сложности и 4000 Гц-для 3 группы (F 1 и F2-гра11ичн~ые

f

частоты

диапазона

воспроизводимых

звукового давления АС на

8

частот,

на

которых

уровень

дБ ниже уровня СЗД в диапазоне

f1-f2).

Номинальную эле.ктрическую мощность АС следует выбирать
из ряда: 3, 6, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100 Вт. Частотные характери­
спш:и АС, снятые под угла.ми + (20°-30°) к оси в ·горизонтальной
плоскости и + (5°-10°) в вертикальной, не должны отличаться
от частотной ха1 рактеристи-ки, снятой на оси больше,
чем
на

+4

дБ.

Требования МЭК 1к системам высокой верности

(Hi-Fi) в ос­

новном совпадают с требованиями к группе 1, перечисленными
в табл. 1. Требова1ниям отечественного стандарта должны удав·

24

летворять АС всех видов, основн.ыми нз которых нnлнются откры­
тые, закрытые, с фазоинвертором и с пассивпы:\1 излучdтелем
нако для

систем

высокой

верности

врименяются

толы<0

Од­

послед­

ние три вида. Их раопространение (в процентах от чпсла типов)
в разных странах иллюстрирует табл.
Таблица

2.

2
Закрытые

Страна

АС

системы,

США

Япония

фазоин-

АС с пасс11n

Друrие

11злуча

ным

системы,

тел ем,

%

%

Стр.аны За1падной Евро811

с

вертором,

%

%

16,3
1,0

42,7
60,8

32,4
31,7

8,6

27,9

62,3

9,8

6.5

-

Заметим, что воспроизведение столь широких часто гных дна"
пазонов, какие у1<азаны в табл. 1, с помощью од1ю1 о преобразо"
вателя (головки) затруднителЬ'по. Поэтому большан ч:зсть АС име­
ет головки, предназначенные для воопроиз:ведепия

стков диапазона: низкочастотного
высокочастотного (ВЧ).

(НЧ),

разJшчпых уча­

среднечасто гного

(СЧ),

ГОЛОВКИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

Непременная часть любой АС

-

возбуждающая

се одна

ИJШ

неаколыю голово:к громкоговорителей. Головки преобразуют под­
водимую к ним электрическую энергию сигнала

-

муз1,11<у и речь

-

в энергию колебаний их .подвижных систем и далее в нзлучаемыii

звук. Головки громкоговорителей могут различа 1ъся по способу
преобразования энергии и по способу их связи с окружающсii
средой, которую они воз·буждают.

В настоящее время

известны следующие способL1

преобразо­

вания энергии: электродинамический, элек11ромагппт11 ый, элеЕтро­
статичеокий, ·ПЬ'езоэлектричеокий.

Наиболее распространен эле.ктроди11амичес1ш:й способ. Он
пользуется

в

таких

канс11руктиш1ых

разновидностях:

а)

нс

диффу­

зорный, б) с куполообразной диафрагмой, п) изо;r.ина~ю1чес1шii,
г) ~-ч:енточный. Существенно реже применяют электростатическиi'1
и пьезоэлектрический способы. ТоJiько отдельные обраJI(Ы немно­

гих зарубежных фирм используют ионный способ. Уста·реJ1 и прак­
тически не иопользуется элекгромагнитный опособ.

По опособу связи со средой применяются ко11стру1<ц1-ш: прн­
мого излучения, где подвижный орган (диафрагма, днффузор) из­
лучает непосредственно в среду, и рупорные, гдР диафрагма из­
лучает в среду через рупор.

25

Наибольшее врименение в бытовых АС

имеют голов1<и

пря·

~ого излучен·ия. Рупорные же головки используются значительнс
реже, главным оfiразом для воспроизведения высокочастотной ча·
сти звукового диа.пазона (высокоча1стотные головки). Пример наи·
более расП!рюстраненной конструкции электродинамической голов·
ки приведен на рис. 17.
В К"ольцевом -воздушном зазоре магнитной цепи, состоящей и
постоянного мапгита 1 и магнитопровода 2-4, в радиальном на­
правлении проходит постоянный магнитный поток. В этом зазо·
ре помещаеrся з·вуковая катушка 5, к которой подводится пере·
менное напряжение звукового сигналq. Ток, проходн через катуш·

I<y,

,.

2

7

взаимодействует с постояш1ым маг·

нитным потоком, благодаря чему воз·
пикает сила, приводящая в колебание
катушку и скрепленную с ней диафраг­
му (диффузор) 6. Диффузор, обычно
бумажный, представ"1яет собой ко11ус1
имеющий в основании окружность или
эллипс и прямую или криволинейную
образующую. По внешнему краю диф-

фузор имеет гофрированный подвес 9.
Назначение подвеса - создать диффу·
зору возмолшосп} колебаться норшнс­
образпо в более шнроком диапазоне
частот. У вершины диффузор, а вместе
с
ся

РИС.

ним
в

звуковая

катушка

кош<сиал~}ном

удерживают·

от11оситеJ1ь110

зазо­

Электродинамиче~

ра магнитной цепи положении с помо­
щыо центрирующей шайбы 8. Эта шайчения
ба большей частью также гофрирован·
ная, охватывает по внутреннему контуру вершину диффузора и
екая

17.

головка

прямого

излу­

звуковую катушку, а по внешнему- крепится

I<

специальному коль·

цу. У вершины диффузора к нему прикреплен пыJiезащитный 1<0л·
пачок.

Магниты изгота 1 вливают из материалов с большой магнитной
энергией. В СССР в настоящее время в основном используются
'Четыре вида материалов. Это прессованный феррит бария марки
2БА для изготовления прессованных кольцевых ·магнитов. В по­
следнее ·вре·мя начали вЬllпускать, хотя и в незначительном объеме,
прессованные магниты из материала 3,2БА. Максимальная удель­
ная ма 1 гнитная энергия 3,2БА в 1,6 раза больше, чем у 2Г>А, что
даст возможность при ра 1 вно.м объеме магнита получать индукцию
в зазоре примерно в 1,25 раза большую или же иметь магнит в
1,6 раза меньшего объема.

Для
литых
магнитов
применяют
аплавы
IОНДК-24
и
ЮНДК-25БА. Из первого, имеющего ма1rсималы1ую удельную маг­
нитную энергию, в 2 раза большую, чем у 2БА, отлипают маг.­
ниты либо в форме колец (полых цилиндров), либо в форме ци­
линдров, используемых ~конструктивно как керны. Иногда эти

26

керны отливают с суженной в форме r~руши верхней часrыо дJIЯ
уменыruения утечки ма 1гнитного потока. Магниты льют
(тоJ1ько
•Керновые) также из сплава IОНДК-25БА с максимальной удсJ1ь"
·ной маrнитной энергией, в 3 раза большей, чем у 2БА. Эюнюми­
чески

выгоднее

прессованные

магниты,

несмотря

на

то

ч го

они

'Имеют меньшую удель·ную магнитную энер·гию. К~роме того, в них
111е входят дефицитные материалы. Но пооколыку они .соста1Вляют
·внешнюю часть магнитной системы, то вокру~г громкоговоритслеii,
частью которых они являются, наблюдается заме11ный погок р,1·с­
сеяния, что

11ежелательно,

%ер при примепснии
этот .поток утеч.ки

этих

если

не

предусматривать

громкоговорителей

искажает «I<артину»,

в

в

специ:~лы1ых

телевизорах,

ра.диоприемнпках

с

где
маг­

нитной антенной, где он изw1еняет настройку, и н мапштuфОН[JХ,
где :при близком расположении от магнитной ленты он «Jашум­
ливаст» фонограмму. Эти соображения следует иметь в впду ври
выборе громкоговорителя для того или иного применс1-111н. де"
тали магнито·провода (фла1 нцы, керн, если он не являе1'ся магни­
том, полюсный наконечник) делают из матнитамнгкого ма 1·ср11ала
для

уменьшения

сопротивления

магнитному

пото1<у,

например

нз

малоуглеродистых сталей СТ-3 и СТ-1 О.
ЭвукD'вые катушки изготав.пивают из медного провода марю1
ПЭЛ. Витки катушки скрепляют между еобой и I<ар·касом (обь111но из кабельной бумаги) клеем. Редко для зву.ковых катушек вы­
сокоча1стотных

головок

длн

уменьшения

массы

применнюг

ато­

миниевый провод.

Диффузор- важнейшая часть головки. Его форма и матернал
оказывают важное влияние на характеристики головки. В нас1'0ящее время наиболее часто для его изготовления используют су:Тн>­
фатную ·или суJiьфитную целлюлозу, в некоторых ~случаях с анре­

деленными добавками. Диффузоры изготавлнвают методом Jш 1·1,я
(осаждения) водной суспензии размолотых волокон целлюJюJы на

се7ку, имеющую форму диффузора. После просуши,вания диффу­
зоры iПОдвергают уплотнению путе.м их прессования. В более де­
шевых головках вместе с диффузором отливают· и подвес, 1шпсr"
р}жтивно являющийся его частью, но имеющий меньшую тол­
щину. В более дорогих головках подвес и3\Гота 1вливают из спе­
циальных сортов резины или латекса.

Ко·нструкции различных диффузорных электродн11амическr1х го­
ловок

имеют лишь

некоторые

конструктивные

различия.

Конструкции рупорных голоrюк по1<азаны на рис. 18, а кон­
струкция головки с куполообразной диафрагмой - на рис. 19.
Голов1ка с ку1полообразной диафрагмой отJiичастся от диффу­
эорной тем, что диафрагма ее имеет форму купола, что де.лает се
более ЖеСТКОЙ И более ПрИСПОСО6ЛеННОЙ ДЛЯ излучения ШJIСШИХ
ча·сtот диапазона. Головки с куполообразной диафрагмой имеют
более широкую диаграм:\iу направленности, что очень важно для
среднечастотных

и .высокочастотных голово1с

Пример конструкции ленточ.ной голов1<и: приведен на рнс. 20.
Здесь между полюсными наконечниками

1-1

магнитной системы

17

у.креплена тонкая, толщиной в несколько микрометров,

гофриро·

ванная (обычно алюминиевая) лента 2, к которой nодподится че·
рез трансфор·матор напряжение звукового сигнала. Благодаря вза·
имодействию тока в лепте и магнитного потока между полюсным11

наконечниками лента колеблется. Она сопмещает в себе функции

РИС. 18. Внешний вид рупорных головок:
а - се1щионироnанныii рупор; 6 - рупор с акустической линзой; в
рованная спстема - рупорная головка совмещена с низкочастотной

-

комбшш
электроди·

намической голош<0й пр ям ого излучения

диафрагмы и проводIIика с то.ком. Лен гочные головки также при­
меняются в оснонно·м:

как высокочастотные.

Пример конструI{ЦИИ изодинамической головки приведен
на
рис. 21. Она состоит из магнитной системы и диафрагмы. Ориги­
нальная

магнитная

система, в

свою

очередь,

состоит

из

двух дис­

кообразных магнитов, например из феррита бария, намагпиt~енных

2

1

РИС. 19. Устройство головки с куполообразной диафрагмой:
1 - диафрагма; 2 - зву1ювая катушка; З - магнитная цепь

таким образ1 ом, что каждый из пих имеет три пары полюсов. Ска­
жем,

цrнтральная

часть, ограничешrая окружностью, имеет поляр­

носгь N, следующая кольцевая S и наружная колr)цевая N. Та­
ким образо.м, по ·поверхности магнита проходят два радиальных
магнитных пото1ка. Так же намагничен второй магнит. Магниты
во всей своей плоскости перфорированы, для того чтобы обес­
печить проход звука через отверстия при коле1баниях диафрагмы

из синтетической пленки, натянутой между магнита 1 ми на равных
расстояниях от ·поверхности каждого из них. I Ia пленку нанесен
проводник в виде спирали. В том месте, где встречаю1ся проти-

28

воположво направленные пото.ки (окружность, проходящая через
точку А на рис. 21), витки опирали начинают идти в обратном н~1правлении. Таким образом, сохраняется одно и 10 же пзаимораr­
положенн~ магнитного поля и электрического тока. Благодаря то­
му, что диафрагма та1 кой головки возбу:ждается во B'ccii повсрхrю­
сти, она очень эффе1пивна, имеет весьма равномерную 'Частотную
характеристику. Однако конструи:щщ изодинамиче1ских головок
довольно

сложна,

и

они

редко

при\1ешнотся

в

щн1 КТIРiсских

~шн­

струкциях бытовых АС.

[
N

РИС.

20.

rис.

У-строi'~ство ле11точ11оi1

21.

Устройсmо

пзодп11ампчсскоi'I

головки

rо­

l'JIC. 22.

Устройсrпо

ЭJ1е1< гр оста тическоii
rо.ттошш

лоrн<И

Принцип дейс'flвия электростатичеоких головок (1рнс. 22) за­
ключается в том, что между двумя порфориропанными пластпн­
ками 2-rнеподвижн~ыми электродами, располагаС'тсн 1юдвижвыii
электрод 1 обычно в виде металлизированной пленки. l la подвиж­
ный электрод лодаюкя

переменное напряжение о

r

нсточника то­

ков звуковой частоты и постоянно~ поляrизующrе на~1rнженпе, в
несколько раз большее переменного, что необходнмо как для по­
JЗЫШения чувствительности, так и для умсньшенш1 снсцпфических

для электростатического опособа преобразования нешшейпых ис­
J{ажений по второй гармонике. В зависимости от мпювснной по­
лярности по переменному напrяжепию подвижrrыi1 э.11~ктrюд прн­
тягиnастся

то

к

одному,

то

к

другому

неподвижному

эле1проду.

Получаемые таким образом колебания через перфоrации

непод­

вижных электродов

срР ду.

возбуждают окружающую

поздушную

Электростатические головки большей частью выrюлш1ют как си­
стемы, непосредственно излучающие в среду. Значительно реже
!Iрименяют элекТ~ростатичеокие рупорные головки. Для излучения

29

достаточной акустической мощности необходимо, чтобы амплиту·
да коле:баний подвижного электрода, Qсобенно па низких часто·
тах, была достаточно большой. Но для этого необходимо, чтобы

был достаточно велик зазор между -подвижным и неподви:жнын

электродами. Отсюда следует, что электростатичес·кая головка ма·
лых

размеров

годится

только

для

воапроизведення

выСОI{ИХ

ча•

стат. Для перекрытия широкого диапазона частот целесообразно
применять

многополосные

.головки,

т.

е.

сово1купность

голова~

каждая из которых воспроизводит только ча·сть диа1пазона частот.

Поэтому для воопроизведения низких частот и всего диа~nазона
в целом эле.ктростатические головки должны иметь большие пло·

щади, хотя толщина

конс'Грукции

может

быть

сравнительно

не·

большой.

Преимущес11ва электростати'Чсских

преобразователей состонтв

том, что они возбуждаются по всей .поверхности подвижного элек·

трода; благодаря чему все его точки колеблю11ся синфазно, и он
излучает в·сей поверхностью, что особенно важно при изJiученив
высоких частот. Поэтому частотная характеристика элсктроста·
тических преобразо;вателей является весьма протяженной в старо·
ну высоких частот 1по сравнению с преобразователями, построен·
ным·и на других видах преобразования. Недостатками элск11роста·
тичес1.;:их

головок

специфические
гармонике,

являются

для

них

возникающие

притяжения

прежде

всего,

как

виды

нелинейных

из-за

того,

пропорциональна 1не

уже

упомипалось 1

искажений

во

второА

что сила электростатическоrо

приложенному

к электродам

на·

пряжению, а его квадрату. Эти искажения значительно уменьша·
ются

при

применении

на1пряже11ия

поляризации

изображенной выше дифференциальной

и

исполь·зовании

конструкции.

Но диффе·

ренциальная конструкция дает необходимый эффекг только при
высокой степени симметрии расположения подвижного электрода
между не.подвижными. Должна соблюдаться и электрическая сим·
метрия, т. е. равенство подаваемых на оба неподвижных электро·
да напряжений.
Не всегда удобно и то, что эле1ктростатичсские голов.ки для
воспроизведения

широкого

частотного

диапазона

долж:ны

иметь

большую излучающую поверхность. Э I"O, кроме констру.ктивпы1
неудобств, Пiриводит к тому, что характеристика направленности
такой головки зависит от частоты, сильно обостряясь с ее повы·
шением. Это можно устранить, соста.вляя головку из отдеJiьных
сравнительно у.эких панелей, располагаемых в гоrн:1зо1-пальной пло·
скости (например, по дуге окружности). Сущес'Гвенный педоста·
ток

электростатических

головок

состоит

также

п

том,

что

онn

являются для питающих их усилителей емкостной нагрузкой, со·
противление которой 1/ (шС) падает с частотой. 11 требуют допол·
нигельного источника высокого напряжения. Вес это усложняет
построение

усилителя.

Поэтому электростатические головки

в настонщее время

пространены сравнительно мало, хотя их
странах я
зо

растет.

Наибольшее

рас•

выпуск в зарубежных

распространение

электростатиче·

ские головки

получиЛ'и

там

в

качестве

высокочастотных элементов

многополоеных систем.

Появившиеся в последние
годы (электростатические)
элек­
третные преобразователи имеют то преимущество, что здесь нет
необходимости в источнике поляризующего напряжения, пос1<0J1ь­
ку электроды несут на себе постошшый и довольно стабпльный
во времени электрический заряд.
Одним из других способов преобразонания, применяемых в 1·0ловках,

являе11ся 1пьезоэле~ктрический, ставший более испоJ1ьзуе­
мым благодаря появлению эффективных пьезоэлектрических щ1е­
нок. Здесь также нс требуется напряжснпя полЯ'ризации. В ос­
талЬ'ном же и электретныс, и пьезоэле.ктрические лреобразоuа 1·еJш
обладают в принципе теми же свойствами, что и элсктростат11чt"­
ские. Следует упомянуть и о том, что бытовые эле~ктро·стапР1ссю1е,

электретные и
излучателями,

пьезоэлекгричесн:ие АС нвляю11ся
т.

е.

имеют

восьмерочную

двусторошшмн

характористику

напр,ш­

ленности. Поэтому их рекомендуется не рас,полагать у стен пом<'­
щения, а устанавливать где-то посередине его.

Рассмотрев принципы устройс11ва головок разных видов пре­
образования энергии, остапови.мся несколько подробнее на наи­
более распространенном виде - элек11родинамическом. Подвижная
система этого преобразователя, ·в особенности на низших часто­
тах, может считаться простой колебательной системой, имеющей
три основных параметра - массу т 0 , гибкость с 0 и акгиnноr ме­
ханическое сопротивление Го. Рассчитаем езд такой ГОЛОВl<И дна­

метром d ico з;вуковой катушкой ·С длиной проводника l, находн­
щейся в воз~душном зазоре, где имеет место индун:ция В. T·1 1J< как

езд определяется для мощно·сти О, 1 Вт, то соответствуюЩРl' этой
мощности электрическое напряжение, исходя из соотношенпн O, l =

~ U2/R, будет И= 11 О, lR. Используя это соотношение и прнмсшш
выражения ( 15), ( 19), (4) и (6) и полагая r= 1 м, получаl'м
lfpcrRB2 l 2
JI 40nR К
Рст =
Zм /З2 [2/R

+

Здесь К- коэффициент концентрации введен под радикал, чтобы
учесть, что излучение

может быть

направленным. Далее можно

написать

В2 l2

zм+--

R

в2

12

.

=r0 -t---+ J (wm 0 -s0 /w)=w 0 m0
R

(J)o

+ j ( :о
в еличину

roo то

['о+ в212;R1
т0

-1

- :о )].

rs
· 0 2
= Q на.:Jывают добротносп,ю
'о+ B L / R
ro 0 (г, + B2 l / R)
Физически эта величина характеризует, насколько быстро Jaтyx~12 2

=

8l

ют ко.пебания в возбужденной колебательной системе. Используя

это обозначение и беря модуль выражения zм+B2l 2 /R, по.1учасм

/Рст / =

pcrR B2 l 2 K

[ 1

40 л R w5 т5 Q2

{

+( :

0

u~

)2] ·

Значения ru и К зависят от того, излучает ли головка в обе сто•
роны или односторонне.

Если головка излучает в обе стороны, используя (20) и (22}
и учитывая, что при этом К= 3, получаем после несложных пре­
образований

Рст

l

=

_л_V_9_0_

р

. а3

-- - -

с т,

B2 l 2

Wo ~-

( :о )2
~ + ( :, -~о )а

v

ш
---~--'=--=-----

R

Соответс'f1венно для о~ностороннего (ненаправленного)
(К= 1), и·опользуя также (20) и (22), получаем

излучения

ув;z2

р а2
Рст=-'---

У40

(26)

-. /_1 +( _!О__-~)2

v

Q2

\

(l}li

(1)

Анализ этих формул приводит к следующим выводам: форма
частотной

характеристики

двустороннего

излучателя

зависит

от

добротности. Если Q<V2+ VЗ-1,93, то частотная характери­
стика имеет вид, показанный на рис. 23 (кривая 1), т. е. моrютон~
но возрастает теоретически до бесконечности. Однако пракгиче•
ски такой ход будет иметь :место только до верхней границы

frp

поршневого

диаrпазона,

которая

определяется

соотношепие.\1

f гр= 1,4 с/(л d)

(2J)

или, учитывая, 1 что скорость звука в нормальных условиях З·lЗ У1 1/с:
fгр= 154/d (где d, м). Для эллиптических головок вместо дна.\rст-

ра d надо подставлять

Vd 1d 2,

где d 1 и d2 соответственно значе­

ния большой и малой осей эллипса.
Иная картина будет, если Q> 1,93. Ход часто гной хара·кгери­

стики в этом случае изображен кривой 2 l1a рпс. 23. Как видно,
здесь будет иметь место пик и провал. Разность из уровней бу­
дет тем больше, чем больше добротность. Эта завис1н"юсть пред­
ставлена графически кривой N на рис. 24. Там же изобрюкено
отношение ffii1/ffio частоты пика ш 1 1<: резо11ансноf1 частоте ffio в за­
висиУJости от добротности и отношение частоты провала (J12 к рс­

зонансно.й частоте

w0 •

При нсна1правленном излучении ffi>ffio

(26),

т. е. когда коле­

бательная система управляется масеой, станда·ртное звуковое дав-

32

Л·ение становится

частотно-неJ~:шиснм ым.

Одна1ю

ход час l'Oпюit

хара1перистию1 стандартного звукового давления в 01шлорезаш:шс­

·ной области сильно зави1сит ог добротности (рис. 25). 111111 Q= 1
эта характеристи·ка имеет наиболее равномерный ход. При Q> 1
на ней появляется пик тем более высо1шй, чем больше добро 1 •

'/

Т,б ~rz

т.о

~~··

РИС.

23.

Частотные

v

сторонним

с

дву­

-

Разности

24.

провала

и

v

-

~

- -

/

4

2

N,,.

/"

/
\. ..........

... о

РИС.

характеристшш
головки

_,,,

\

(J)

электродинамичесr<ой

-

1---

!.2 -4
_J__ _ _ _, _ _

.........

/

-8 -

. . . __ __.____.__

'

сv2/Ыо

N,дБ

..__

(J)tfWo

8

Б

уровней

OТIIOIIICHИe

их

шша

и

Ч~t'I'OI'

к

резонансной частоте в заnисимостп от
добротпостн

излучением

ность. Чаще· всего в литературе ·рекомендуется Q=0,707, Hd резо­
нансной частоте при этом имеет место спа,д 3 дБ, при Q=0,5 опад
равен 6 дБ. При Q~0,5 колебательная система становигся сшr,ри­
одичес1юй, т. е. неспособной к свободным колебаниям при ее воз"
буждении.
до

10

IZI

(j==j

о

-5
-10

R
0,5

РИС.
стики

Zыо

fl=3
fl=T
{/:=4S

5

1

2 (J)/U>o

Частотные
хара~пери­
закрытой АС с разлпчrюй

РИС.

25.

добротностью

26. Частотные характерист11•

ки

модуля

го

сопротивления

полного

электрпчсско"

электрод1111ами•

ческой головки

Кроме величины СЗД и частотной хара1{теристики электроди
намичее1шй головки существенный интерес представляет также ее
электричес1ше

со1Противление

и

его

зависимость

от

частоты

-

ча­

стотная характеристика модуля полного электрического сопротив-

33

Аения головки,

часто на.зьr.ваемоrо Z-характеристикой.

Обычны

вид такой характеристики пред:ста1Влен на рис. 26. Ее ход объяс·
няется следующ1-1~м образом. На са·мых низших частотах полное
электрическое сопротивление почти. не отличается ·от сопротивле·

t1ия звуковой катуш1ки постоя-иному току. По мере .повышения ча·
стоты и ее приближения 1к резонансной частоте полное сопротив·
.лени.е увеличивается за

счет пр·ибавления

вносимого сопротивле·

ния [см. ( 17)] и достигает максимума на ча•стоте резонанса, по·

скольку на ней механическое сопротивление
Д.ействительно,

в•1•

X=R+
rQ

Величина

+ i (ro m - s /ro)
0

0

roomo
в2121R

=R[1+

носит наз·вание

мини1маJ1ыю.

вs1•1R

ro, m, [ Q~

+j (

:

электрической

]·
_

:• ) ]

добротности

Q!

величина

(J)omo/ro - механической доброп-ю~ти Qм. Эти величин
Q подвиzк.ной системы соотноше·
lt/Q= 1/Qэ+ 1/Qм.

связаны с полной добротностью

нием:
Используя эти соотношения, имеем

Z=R(I+

l{

1

)

J}.

Qэ [ - + f (~-_!О!_)]
1

Qм

ro

ffio

i'Viодуль этого выражения

IZI

=_в_ у(
3

Q

1

+

Qэ

~

)

2+ (
ffio

)2

--;.----;-- ·

-++(_!О_QM

ffio

ffi

ffi

1

2

)

(J)

'Обычно Qм довольно велико, а Qэ - мало. Отсюда на резонан·
·'Се, где w = w0 , величина Zw 0 ~ R. Далее полное со;nротивление опа·

да.,ет поу:ти до соqротивления постоянному току. По мере даль·
нейшего повышения частоты полное электрическое ·сопротивление~
растет

за

счет

того,

что

начинает

проявляться

индуктивное

со·

противление з:вуковой катушки. Ка·к будет нидно дальше, хара.к·
rеристика электрического сопротивления
для аяаJшза работы головки.

оказывается

полезной

ОТКРЫТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ

Открытым акустичеоким оформлением головки называется та:
кое ее оформление, при котором задняя сторона з\ву.коизлучающен

поверхности диффузора головки не изолирована а 11<устичеоски от
передней. В качестве. открытого оформления применяется либо

34

плоский экран (щит), либо ящик, обычно имеющий форму пар ал"
лелепипеда, с перфорированной задней стенкой.

Открьпое акустическое оформление наиболеr

расщюстра:не1ID

·как в нашей стране, так и за рубежом. Оно ис1ю.пь.1уется в теле­
визорах,

переносных

радиоприемниках

всех

юiaccon,

1<аосет1Iых

магнитофонах, а·боне11тсю1х громкоговорителях, а 1·а1оке в боль­
шей части катушечных магнитофонов, стационар11ыл. радиоприем·
ников и электрофо1юв. Можно сказать, 1 iто за 11с1сп ючt=нием высо­
кокачественной звуково,спроизводящей радиоапнаратуры с вынос­
ными АС, нся остальная бытовая зву1<овоспро1·1Juо J,нщая а 1ппара­
тура имеет от.крытое акустиче.ское оформление.

Достоинство открытых АС

-

простота и, кроме того, в нпх не

имеет места повышение резонансной частоты

по сравнению с

rе­

зонансной частотой

применяемой головки, а пр111щ1111иальпо воэ­
частоты, что выгодно отличает откры·
тую АС, например, от закрытой. Недостаток откры roi'1 си.стемы можно и понижение этой

сравнительно боЛьшие
ется

воспроизведение

размеры этого офор~1ле1111я, 1югда требу·
частот звукового
'1.lla вазона.

низших

Наиболее простой вид открыгого оформJrения - 11лоский экран.
Даже при сравнительно небольших его раз·мерах воспроизведен.пе
низких частот значительно улучшается. Вместе с Т<'М в области
средних и особенно •высоких частот экран уже пе оказывает су­
ществеююго

влияния.

Конструктивно

экран

rскомендуется

вы­

полнять в виде толстой доски или фанеры толщшюii 10-20 мм·,
в ·которой вырезано отверстие по периметру диффуэородержап'JШ
головки, куда вставляе rся rолов·ка. Экран выпоJ1ш1е rся ква 11рат.­
ной или прямоугольной формы. Соотношения сторон прямоуг{)ль.­
ного экрана могут колебаться в довольно широиих Il(Н'дслах. Пред­
почтительное

лах от

2: 1

отношение

до

Размещать

сторон

прнмоугольногu

~жрапа

в

преде­

3 : 1.
голон1<у

рекомендуется

в

цев.rрс

нрнмоуголыюrfJ

экрана. Смещение от центра уменьшает з·вуковое давJiение АС и
ухудшает ее частотй'ую характеристику. Для квадратных э1<ранов
некоторое

смещение

места

ную характеристику,

установки

поскоJiь~ку

при

головки

улучшает

·Симметричном

1

1астот­

l{ре111ленин

го­

ловки на частотной хара.ктеристике появляется глубuкий прfшал
в области средних ча•стот. На рис. ~7 показана фор·ма частотной
характеристшш при смещении головки.от центра.

На

рис.

28

при·ведена

конструкция

стандартного

акустическо­

го экрана, предусмотренная ГОСТ 16122-78 «Гrом1{()говоритеJiи.
Методы эле1проакустических испытаний и измrре1шii». С по~1ощь1
этой конструкции измеряют параметры голово1с
Пршпичес;ки констру1<ции плоского экрана

могут вы11олня гься"'

например, в виде щита, поме1цаемого в углу комнаты (рис. 29).
У1становка

щита

шить его раз·~1е.ры.

с

головкой

в углу 1шмнат.ы

Щит в виде треуголынша

1юJ·1шляеr у~1ень·

ИJ1н

гравеции

под•

вешивают, напрн::viер, в углу у потол1{а. Между nсрх11ей кро~1коЙ1
щита и потолко~1 необ~одимо оставигь широкую щель, а пр9стра11·­
с11во

позади

щита

рекомендуется

заполнить

зву1шноглощающиrv1
!~i

материало:м. Головку неО'бходимо защитить от возможных повреж­
дений и пыли.
Встречаются описания АС, в которых головка вставляется в
отвер·стие в стене коинаты, т. е. стена является экрано~1. Принrrи-

25
/дБ/

2
[j ,
1
1
п...._

11
,,

1

____....______.____.___...._...______...______...___-'-___"--..._______........--.........+'

f0
РИС.

'.: \

11

27.

~

100

200

!ООО

200!! JOOO 4()00 5000

!0000lli,

Частотные характеристики головки при ее центральном расположении

в прямоугольном экране

!=::::i

JOO 400 500

:Э-i

1

Е

-+tег··
1

•

(1)

и прн смещении вдоль длинной стороны

(2)

·

1

.

1550
р)

g)
РИС.

РИС. 28. Стандартный акустический экран для измере­
ния головок прямого излучения (а) и способы крепле­
ния гол0вок в экране (6, в)

Открытое

29.

акустическое
ление

в

оформ­

виде

подвешенного

щитаf
в

углу

комнаты

пиально

такое

конструктивное

решение

выгодно,

но

при

этом

не

надо забывать, что звучание АС бу,J.ет иметь место не то..11ько в
той комнате. в котор-ой АС предназначена работать, но и в той,
куда выходит за..Jняя поверхность головки, что,

конечно, не всегда

желательно. Если же такое решение возможно, то оно дает за­
метное улучшение частотной характеристики и качества звуча­
ния, особенно на низких частотах.

Определим, каким должен

быть размер

экрана?

Желателен

такой экран, который позволил бы на нижней граничной частоте

36

воспроизводимого диапазона получить такой же уровень звуково"

го .в.авления, ·как и на верХ'ней границе поршневого диапазона
frp.в зонlЬl его действия, т. е. выровнять звуковое давление на ниж­

них

и

средних

частотах.

fгр.в

Значение

может

быть

найдено

.из (27). Выбор нижней граничной частоты зависит от добротно­
сти· применяемой головки. Ранее отмечалось, что форма частот­
ной ха.рактеристики головки 1при Q< 1,93 монотонно возрастает, а
при Q~ 1,93 на частотной характеристике nоявляются п·ровал на
частоте w2 и пи:к на ча•стоте w1. Добротность головки при поме­
щении ее в .плоский щит практически не ~леняется. Неравномер­
ность ча~тотной_ характеристики при Q< 1,93 и при правильном
выборе размеров экрана определяется только спадом в область
более низких 'Частот. Поэтому за нижнюю гра.ничную частоту при
Q< 1,93 выбирают резонансную частоту головки w0 • При Q~ 1,93
за нижнюю граничную частоту обычно выбирают частоту пика ffii
частотной характеристики головки (рис. 23, кривая 2) и неравно­
мерность

частотной

характеристики

в

этом

случае

определяется

провало:\1 на частоте w2 • Однако при эт.ом несколько сужается
расче1ный диапазон воспроизводимых частот по сравнению с его
зн.ачением: при Q<I,93.
Для устранения этого недостатка авторами предложен другой
апособ выбора нижней граничной частоты воспроизводимого диа­
пазпна, позволяющий снизить ее значение. Суть его заключается
в том, что нижняя граничная ча1стота выбирается
на
частоте
Рст

1,Z
-L-------

1

7,1

i

1 1
1 1

т,о 1----~i 4'

~

1

РИС. 30. Типичная частотная характери­

РИС.
от

ния в области низких :частот при

Q>l,93
ffi

< w1,

Q

32.

Зависим:ость

frp.и

на которой уровень частотной

характеристики равен ее уровню на ча­

и
1

1

1

1

1

1

1

!О

1,4
1~

1

1,6

2
РИС.

llo

х-_

1

стика открытого акустического оформле­

от~

4О

3.0

-r.......__..<_____ 1

1 1

31.

ц.

б

8

Зависимость

!
q>(Q)

стоте провала w2 (рис. 30). В зависи•
мости от значения Q эта частота мо­
жет быть несколько выше или ниже ffio,
Исследования показали, что наиболее
рациональная
добротность
головки
для открытых АС равна 2,4. При этом
нижняя

граничная

частота

открытой

АС fгр.в совпадает с резонансной часто­
той головки ffio.

31

Площадь экрана, исходя из обес·пеqения наибоJiее равномер­
ной характеристики, может быть определена как
с2

S=0,15

/~р.н ср2 (Q)

,

(28)

где <p(Q) - некоторая функция от Q, при 1,93<Q<2,5 приб~iижен­
но равна Q; frp.н - опр·еделяется по рис. 32. При Q< 1,93 выраже­
ние (28) имеет вид

S=0,15--c_s_

(29)

foQ2

Обычно экраны .вЫ:полняfОт меньших размеров, чем рекомен.::ювано
в (28) и (29). Тогда на нижней граничной частоте следует ожи­
дать спада частотной хара·ктеристики на

Nдв=

где

S-

тическая

вычисленная по

101g

S'

8 ,

(30)

(28) и (29) площадь экрана; S' - фак­

площадь экрана.

Пример расчета экрана. Пусть требуется рассчитать размеры
экрана для голов~ки О,5Г Д-37 со следующими параметрами: fo=
=315 Гц; d=0,08 м; Q=2,3; m 0 = 1,2-10-3 кГ, если доnусти:мый
спад частотной характеристики на f rр.н равен 6 дБ. (ВеJ1ичина
т, будет использо-вана ~в следующем примере.)

1. Из (27) находим: frp.в= I.4· 343 -1920 Гц.
3,14·0,08

f

По рис. 32 определяем: rр.н=315 Гц.
<р ( Q) ~ Q=2,3.
4. Площадь экрана по (28): S=0,15-343 2/315 2 -2,32 =0,034 м 2 •
5. При допустимом сnа1де частотной характеристики на нижней
граничной частоте, равном 6 дБ, из (30) находим: S'=0,011 м 2 •
6. Выбираем размеры экрана равными (О,17ХО,1) м 2 •
Открытый корпус. Самый распространенный вид открытого аку­

2.
3.

стического

оформления - ящик, у которого
ряд сквозных отверстий или же полностью
устанавливается обычно на передней панели
ний объем, как правило, испо.пьзу€тся для

электрической

схемы,

например

задняя

стенка имеет
отсутствует. Головка
ящика. Его внутрен­
размещения . .J,еталей

ра.:r.иоприемника.

Выносные

АС

в виде открытых корпусов применяются реже. АкУ'стическое дей­
ствие. открытого оформления подобно действию экрана. Наиболь­
шее влияние на частотную характеристику акустической системы
с открытым оформлением оказывает передняя стенка, т. е. та, на
которой крепится головка. Вопреки довольно ра.спространенному
:мнению боковые стенки открытого оформления влияют на ха­

рактеристику открытого офорi\1дения мало. Поэтому не

реко\1ен­

,iуется ;~:е"1ать открыюе оформление глубоким, а надо стараться

38·

по возможности увеличивать переднюю панель оформления На
рис. 33 ~показаны различные частотные характеристики АС с от­
крытым оформлением в зависимости от его ·глубины. Обычно от­
крытое оформление выполняют такой глубины, чтобы головка по­
мещалась в нем с некоторым технологическим за1пасом (20
от
глубины головки). При этом «вклад» боковых стенок в суммар­

%

ное звуковое давление открытого кор.пуса составляет

1-3

дБ.

,1,5
25
д5

h=200мм

\ h==4f0мм

20

20

15
/О

о

Ги,
lf.'1

... L.

00

200 · 300 400 500 Гц

РИС. 33. Частотная характ.еристика головки
в открытом оформлении с разной глуби­
ной

h

Однако авторами было уста­
новлено, что
наличие боковых
стенок создает эффект снижения
резонансной

частоты

100
РИС.

34.

200

JOO 4/lO 500

Частотные характеристи­

ки головки в открытом оформле.
нии с задней стенкой, выполнен~
ной из:

2, 3 - слои поролона толщиной соот•
ветственно 5 и 15 мм; 4 - электрокар·
тона
тона

(1 -

толщиной 3 мм; 5 - электрокар•
мм) со слоем поролона (20 им)
ящик без задней стенки)

(3

открытого

оформления с увеличением его глубины, которое происходит за
счет присоединения части массы воздуха внутри оформления к
массе по.а:вижной систе·мы головки. Резонансная частота в этом
с"1учае

а г.1убина

оформления для получения

нужной

резонансной

ча•

сто ты

39

Конечно, если сделать офор:\11ление очень глубоки:м, то оно моq
жет действовать как труба, р-езонирующая на ряде частот, тем

более низких, чем больше длина трубы. Естественно, что это не­
желательно,

поскольку

та:кие

резонансы

яв.пяются

причиной

по­

явления пиков и провалов на частотной характеристике АС.
Размеры передней панели, как ·уже говорилось, желательно
иметь как можно больше. Ограничением здесь являются тошако
соображения удобства размещения и пользования. Что касается
места установки головки на передней панели, то рекомендаuии
тут такие же, как при .плоском экране.

Площадь передней панели открытого акустического оформле­
ния с учетом влияния глубины оформления h может быт:» найде­
на

как

(32)
где <р ( Q) и fгр.н определяют.ся так же, как в (28), однако не­
обходимо учитывать, что вместо частоты 0 необходи:v1в подстав­
лять частоту fo2, определяемую из (31).
При Q< 1,93 выражение (32) упрощается

f

S =О, 125 c2 /(f62 Q2),
где

(33)

определяется из (~1).
Имеется еще один элемент открытого оформления, который
может влиять на работу открытой АС. Это задняя стенка оформ­

fo2

ления,

которая

служит

для

защиты

элементов

схемы

радиоуст­

ройства. Она должна быть по крайней \1ере такой, чтобы не ухуд­
шать а1кустические ·параме11ры си.стемы. На рис. 34 приведены ча­
стотные характеристики АС с открытыми корпусами с задними
стенка:ми,

д5

выполненными

из различных матесиалов

(с разной их толщиной).
Как видно, материал и

толщина

25

сильно
ную

\

ческие

1

влияют на

стенки
частот­

характеристику

крытой
Omffpыmыtl 11щшr

задней

от­

системы. Акусти­
параметры

откры­

той АС зависят также и
от

размеров

и

чис~~а

пер­

фораций
(отверстий)
задней стенке.

На рис.
частотные

РИС.
стики

Гц

о~~о----т~'О-------,пп-------'"--'"~~-т~тп
&11
1v1
2vи
JUO 400 500
1щ.1и

40

35.

35

в

приведены

характеристи-

Частотные хаvактери­

головки

в

открытом

оформлении с J>азличным чис­
лом отверстий (п) диаметр3М'
2() мм в задней стенке

ки АС в ящиках с различным числом перфораций в поверхности
за.11.них стенок. Для оценки влияния перфораций вводится термин степень перфорированности задней стенки, Ао/А - это отношение
общей площади равномерно распределенных отверстий Ао к пло­
шади задней стенки А. Степень перфорированности задней стенки
,аолжна составлять не менее 0,1 для оформлений с объемом оформ"
ления 5 л и О, 15-0,20 для оформлений с объемом менее 5 л.
Конфигурация оформления оказывает большое влияние на фор"
му частотной характеристики на средних. частотах, вызывая появ­
ление многочисленных пиков и провалов при неуда'Чной конфигу . .
рации. Это хорошо видно из рассмотрения графиков на рис. 36,
г11.е приведены частотные характеристики для разных конфигура­
ций оф_ормления: сферичеокого (шара), куба, усеченной пирами­
ды, параллелепипеда. Наиболее благоприятная форма - сфера.
Приведенные характери·стики ·следует иметь в виду при выборе
конфигурации оформления, хотя из конструктивных соображений
редко можно пр·именить благоприятную форму из числа приве­
ден.нык ·На рис. 36, за исключением параллелепипеда. Из эстети­
ческик соображений размеры оформления в виде па·раллелепипе­
жа часто выбирают так, чтобы размеры лицевой панели (длнна

и ширина) и г~1убины относились ка'К 2:

112: 1.

Пример расчета. Требуется ~рассчитать размеры передней па­
нели открытого оформления глубиной h=BO мм. для головки
0,5 ГД-37 (см. предыдущий пример).
до

дi

JU
5 t---.iA~_µ.....~~~'-t"-t

о

о

-5

-J~oo
дБ

200 400 500 !ООО 2000

f

Гц

Np +--+-::ioo-r--r-.----::~:-r-1

10
5
'

10
5

-5

_Np

--

_.....,.--.

=~

-JO!UO

д5
ю

200

-

-

1

400

f

бОО !ООО 2000 Ги,

N,'P +--+--..;._-+-+-+-~--+----+-~

51---1-~~=ч.::-+-~~~'-i

.____._....--+-+-+-"t:f-----1"'-1

0.__--'-=-''-t--+---+-+--+--t-1

-5

-s

-ТО!О/J

-тото

200

400

бOfi iOCO

2000 Гц

f

200 400 500 !ООО 2000 Ги,

!!Б

,дБ

10

10
5.__,,,.c..+-+--+"~-+-+rf-\ot/~

51----....-=--~:;:::;:~~~=f
о

___,_. . ,. _ __,___

+---+-i

01--~--+-+----t-~~-+-~~

-s

@1

-JOЮО 200 400 600
РИС.

36.

lf

!ООО 2000 Г14

-5
-!0100 21J[J

1

• •

rr

4/J[J 600 !ООО 2000 Ги,

Частотные характеристики головки в ящиках разJ1ичнои формы (точ­

ь обозначает местоположение rоJ1овки)

41

1. Из (27) находим граничную частоту: fгр.в

2. По (31)

1 4 3 3

• · ~

= 1920 Гц.

3,14·0,08
определяем резонансную частоту голавки в открытом

офор•млении с учетом его г луби.ны:

315

fo2=-----------=262
1

f

V

1

+

Гц.

l ,3·0,08-3,14-(0,04)2

1,2.10-э

По графику на рис. 32 находим нижнюю граничную част,оту
воопроизводимого диа1пазона при Q=2,3; fгр.н~260 Гц.
4. По графику на рис. 33 находим разность уровней пик - провал:
N = 1,0 дБ.

3.

5. <p(Q) ~Q=2,3.
6. По (32) определяем площадь
S=0,125·3432/ (2602·2,32) =0,041 м2.
При спаде на частоте

f гр.н,

равном

панели

оформления:

6 дБ, по (30) находи'М, ч:гс

м •
Выбираем размер .Передней пане.пи равным О,17ХО,12 м2.

S' =0,02
7.

2

передней

ЗАКРЫТОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ

Очень большое распространение в последние годы получили
закрытые АС, которые до недавнего времени были единственны~
видом АС для высококачес11венного восшроизведения как в нашей
стране, так и за рубежом. И только в последние годы АС с фазо­
инвертором (АС с ФИ) и АС с пассинным изл.учате.пе~ (АС с
ПИ) нарушили монополию закрытых АС. Тем не менее закрытые
АС и ·В настоящее время являются одной из наиболее ра~спро-ст­
раненных конструкций высококачес'Гвенных АС в Западной Ев­
ропе и довольно широко вы.пускаются в США, ка1к это было В'Ид­
но из табл. 2.
На рис. 37 представлена типичная закрытая АС и ее электри­
ческий аналог. Преимущество закрытой АС заключается в том,
что задняя поверхность диффузора головки не излучает и, таким
образом, полностью отсутствует «акустическое короткое замыка­
ние». Недостатком закрытых АС является то, что .1,Иффузоры и...,.
головок натружены дополнительной упругостью объема воздуха
внv-три оформления. Наличие .J,ополните"~:ьной у1руrости прК:Води­
к повышению резонансной частоты подвижной системы головки
в закрытом оформлении (t)o 1 и, как следствие, к сужению снизу
воспроизводимо.го диапазона частот. Значение дополнительной уп­

ругости объем а воздуха Sв .может быть найдено как

(34)
где у- показатель адиабаты; SэФФ- эффективная площадь диср­
фузора головки; V- внутренний объем корnу-са оформ.11ения.

42

РИС.

37.

Типичная закрытая

акустическая

система

и

ее электроакустический

аналог

%

Эффективной площадью диффузора считают 50-60
его кон­
структивной площади. Для круглого диффузора
диаметром d

SзФФ = 0,55S =0,44d2 • Это э~вивалентно тому, что эффективный диа­
метр диффузора составляет 0,8 от конструктивно·го диаметра. Уп­
ругость Sв суммируется с собс11венной упругостью подвеса по­
движной систе·мы головки s 0 и в результате резонансная частота
головки в закрытом оформлении

-J/so+sв_
- ffio

ffio1 -

где т 0 -

m

fi+ Sв

(35)

-- '
Sa

масса подвижной системы головки.

Как видно из (34), упругость воздушного объема вну-гри оформ­
ления обратно пропорциональна этому объему. Упругость подвиж­
ной

системы

.можно

также в~Ыразить через- v~пругость

некоторого

эквивалентного объема воздуха Vэ, имеющего упругость

so.

Окю­

да ·резонансная частота головки в закрытом офор·млении

(36)
Чтобы резонансная частота все же не была чрезмерно высо­
кой. иногда применяют ;головки с более тяжелой подвижной си­
стемой, что .позволяет не-сколько снизить резонансную частоту го­
лавr..и в закрытом оформлении, ка.к это видно из (35). Однако
СЛ-е.J.ует иметь в

виду, что увеличение

'1:ассы подвижной системы

снижает чувствительность АС, как это видно

из

формулы для

стан.-:Lартного звукового .-:Lавления:

Рст =

pa3 ro

"V4Q т0 ro01

1/
J'

B 2 J2

Rr

1
---;=:==========-=
2

+ Rк -. /_1_ + (~ _
V lfo1
ffio

ffioi )
ffi

(37)

43

где А - частотно-независимый мн~житель; Rг - выходное сопро"
тивление усилителя (ге·нератора); Rк - активное сопротивление
звуковой катушки; а - эффективный радиус головки.
Особенно малой эффективностью обладают так

малогабаритные акустические системы

называемые

(МАС), у которых упру"

гость объема внутри оформления существенно больше упругости
закрепления подвижной системы головки. Такие систе.мы, у ко"
торых упругость подвижной системы определяется упругостью
объема

воздуха

вну11ри

офор·мления,

называются

системами

«с компрессионным подвесом» головки. Ста·нда ртное звуковое дав­
ление Ре"» такой ·системы на частотах ы>ыо1, где Ре-; частотно-не"
за.висимо, определяется как

Рст = 2,65 - I0- 3 VPo1 V/Q01

,

где

Qo1 -добротность головки в закрытом оформлении.
Как следует из (37), неравномерность частотной характери­
стики .закрытых АС в области низких частот так же, как и откры-­
тых, опре_f!.еляется их добротностью (рис. 38). При Q01 <0,707 ча"
статная хара•ктеристика АС равномерно понижается с понижени­
ем частоты в область низких частот и неравномерность проявля­
ется как спад на резонансной частоте ы 01 по сравнению с высши"

ми частота1ми. При 0,707 <Q01 <1,0 частотная характеристика име­
ет небольшой пик на частоте ы 1 и далее спад на резонансной ча­
стоте ы 01 . Неравномерность ча 1стотной хара·ктеристики при это:w
определяется 1 подъемом на пике

стоте ы 01 • При

Q01 >

ro 1

и спадом на резонансной ча­

1 неравномерность

частотной характеристи­

ки определяется только ,пиком на частоте ы 1 относительно горизон­

тальной части характеристики.
р

дff
tloт<OJO/

N

12
в

4

001
(/)о
РИС.

(J)t

38_

о

Wz

Частотная

хара,в:теристика

закрытой системы

0,5

РИС.

номерности

рисунка,

минимальная

неравномерность

44

в

39.

от

Qo1

зависим:ости от

Как сле~уеr и

ча·стотной

ки закрытых АС имеет место при добротности

•

нерав­

частотной хаJ)акте­

закрытой АС

Неранном:ерность частотной характеристики

добротности закрытой АС приведена на рис.

3

Зависимость

39.

ристики

2

1

характеристи­

Q 0 1=1

и составля-

ет 1,3 дБ. Желательная же добротность самой головки находится
из

условия

(35)
Исследования

авторов

показали,

что

добротность

головок,

предназначенных для закрытых АС, не должна превышать

0,8-

В противном случае головка получается «раздемпфирован"
ной». Это означает, что при ее возбуждении, т. е. при подаче на

1,0.

нее

на:пряжения

музыкальной

или

речевой

программы,

головка

помимо колебаний в такт с поданным напряжением будет коле"
баться и с частотой собственных колебаний, близ-кой к резонанс"
пой частоте. Для слушателей это будет проявлятЬ'ся в юм, что
к звучанию проnраммы

будет примешиваться

звучание этой

стоты как своего рода «гудение», «нечистота» низ.ких тонов.

ча"
От·

метим также, что если головка по:.\'1ещена в за.крытом ящике,_ухуд

..

шается равномерность частотной характеристики в области сред­
них и высоких частот из-за

резонансных явлений .в оформдении.

Для их устранения внутренние поверхности (особенно заднюю
стенку) покрьmают звукопоглощающим материалом и заполняю11
им часть объ€ма. Кроме того, заполнением внутреннего объема
рыхлым

звукопоглощающим

материалом

цель - изменить термодинамический
ния воздуха в оформлении.

преследуют

процесс

сжатия

и

-

другую

расшире"

Без заполнения процесс сжатия - расширения воздуха внутри
оформления адиабатический. Заполняя оформ.1ение рыхлы1v1 зву­
копоглощающим

материалом

можно

сдел.ать

так,

чтобы

адиаба·

тический процесс сменился на изотермический. В этом случае
внутренний объем оформления как бы увеличивается в 1,4 раза,
так как коэффициент
в (34), составляющий 1,4 для адиабаты,

v

заменяется зна 1чением, ра1вным единице для изотермы. Соответ­
ственно снижается и резонансная частота закрытой АС. Это сни-

жение в пределе (для ком:преосионной АС) достигает VI,4, так
как для нее можно .пренебречь упругостью подвеса голо'Вки. В про"
~ивном случае резонансная частота голонки w'01 может быть най­
дена .как

,
(J)

+
+

_
1 f 1 0, 75 S / So.
о1 - Ыо1 JI
1 s/ so

Как практически определить, что изотер:мический процесс сжа­
тия -расширения воздуха внугри оформления достигнут? Процесс

будет достигнут, ес.1и при добавлении внутрь оформления новой
порции

рыхлого

звукопоглощающего

мате.риала

резонансная

ча•

сппа за.крытой АС уже не понижае-vся. Исследования авторов по­
казали, что заполнять внутренний объем оформления более, чем
на 60 %, нецелесообразно. Вместе с тем: количество рыхлого зву­
копоглощаюшего материала не должно быть чрезмерным, чтобы
активные акустические ~потери в оформлении и заполнении не бы­
ли значительны. Следует отметить, что степень влияния активных

'45

.акустичееких потерь в оформлении (и заполнении) на ход ча­
стотной характеристи1ки зависит, строго говоря, не от их абсоJТют­
вrн::х значений, а от соотношения активных акустических потерь
з оформлении и полных потерь в головке. Потери в головке - это
.::обет.венные а 1 кустико-механические активные потери (r 0 ) на внут­
реннее трение в :\1атериале головки, трение о воздух при работе,
лотери в виде активной составляющей сопротивления излучf:ния
и т. д., а также «вносимые» в головку потери (rвн). Авторы реко­
мендуют следующий критерий допустимости активных потерь в
-оформлении и заполнении:

(rвн+rо)/(Гоф+rэап)

>

10,

(39)

где Гоф, Гзап - активные акустические потери в оформлении и в
заполнении соответственно. При меньшем соотношении потерь АС
до.11жыа быть .переделана.
Нахож:дение значений активных потерь в оформле1Iии и за1пол­
нении, а также способы уменьшения их описаны далее.
Чрезмерные активные акустические потери могут быть в АС
при некачественном (с акустической точки зрения) выполнtнии
корпуса оформлекчя, креплении головки, при чрез:\1ерном запол­
нении офор::\1ления звукопоглощающи11 материало.\1, а также при
чрезмерно
малых внутренних объемов

оформления

4

В заключение для быстрого расче­
та закрытых АС предлагается графи­
ческий метод. По графикам на рис. 4045 можно для заданной головки с

~-

' - - - - - - - - - присущими ей параметрами подобрать
v;, v,", рациональное оформление, и наоборот,
~о

0,5

2,1

РИС.

от

( Vз/V>8}.

v /V40

Зависи'dость Ыo1lroo

э

.аю заданному оформлению выбрать подходящую головку. Для конкретного рас'-1.ета используется пара гра

ф

икав из пред-

ставленных на рис. 40-45. Рисунок 40,
~аа котором представлена зависимость (f)о 1 /ш 0 от Vэ/V- общий при

расчете. Из рис. 41-45 выби-рается один - в зависимости от доб­
~отности применяемой головки (от 0,4 до 0,8). На этих рисунках
'Представлены семейства кривых зависимости Vэ/V от Шгр/шс, где
Фгр - нижняя граничная частота воспроизводимого диапазона. llа­
?аметром

систе:мы

является

значение

спада

частотной

характе­

ристики (дБ) на частоте {!)гр· Кроме того, на каждом графике
справа нанесена дополнительная ось, по которой отложено зна-

че"Iие

11 1-:- V!Vэ,

с помощью которого можно определить стан­

дартное звуковое давление закрытой АС на горизонтальной части

-характеристики [исходя из (38)] в виде Pcт=Al 1 1-t-V/Vэ, А=
_:2,65Х 10-зу f30 V/Q легко вычисляется для заданной головки,
-гак как ШG, Vэ и Q - пара\1·етры головки.
Пример расчета. Пусть, например, используется головка с 11а­
юаметрами: Q=0,4; 0 =30 Гц; Vэ=100 л. Находи\1 предваритель"

f

но А: А =2,65- lо-з VЗ0 3 • 1-00· 1О- 3 /0,4=0,218.
46

vт~v111э.

V/Vз

1
110 "'44
-"'flt----------

13

Т.4

О;.В
Т,3

Т,Z

z

1,0

*
Va/V

РИС. 41.
Зависимость
Wrp/ffio при Q=0,4

РИС. 42. Зависимость Vaf1Г от
ffiгp/ ffio при Q = 0,5

от

v,/Vз

Q -О,б

0

/J,В

4ДБ

JдБ
2дБ

Т.J

О.о

Т.2

7.1

t,O

2

РИС. 43.
Зависимость
ffirp/Ыo при Q=0,6

4

Va/V

от

РИС. 44. Завпси::-.юсть

ffirp/ffio при

Q=0,7

Va/V

O'i'

1;

Пусть тре·буется .подобрать для этой головки объем оформле­
V, при котором спад частотной характеристики должен со­
ставлять 6 дБ на граничной частоте АС гр=40 Гц.
Выбор оформления проводим следующим образом.
По рис. 41 из точки Шгр/ш 0 =40/30= 1,33 на горизонтальной оси
ния

f

восстанавливаем

ординату

до

пересечения

с

кривой

с

отметкой

дБ и из этой точки пронодим прямую, параллельную оси абс­
цисс до пересечения с осью V/Vэ. Получаем V!Vэ=0,95. Отсюда
V=0,95 Vэ=О,95-100=95 л. Этому значению V/Vэ соответствует

6

по правой вертикальной оси значение

V 1+V/Vэ=1,4.

Следова­

тельно, Рст=2,18-1,4=0,305 Па. По графику на рис. 40 находим
отношение шо1/шо=fо11fо= 1,4. Отсюда fo1=1,4fo= 1,4Х30=42 Гц.
С помощью указанных графиков могут быть решены и цру­
гие задачи. ПеречисJЪим их, не объясняя подробно, поскольку ме"
тод рассуждения при~мерно тот же. Например, может быть най­
ден спад частотной характеристики на граничной частоте гр для
заданных головок и объема оформления, может также реша1ься

f

задача
и т

подбора

головки

из

числа

имеющих1 ся

в

распоряже11:ии

.. д.
Отметим,

что .все

сказанное справедливо, если

f

известны точ­

ные значения параметров головки 0 , Vэ, Q. Однако обычно, даже
зная тип головки и значения ее параметров (табличные), невоз­
можно

сказать

уверенно,

каковы

параметры

данного

экземпляра

головКiи. Для решения задач в этом случае используют· графики
на рис. 46-48. Единственный параметр, который надо знать точ­
но, - резонансная частота головки без офор~1ле~ия о- Определе­

f

ние

этого

па 1 раметра

незатруднительно

и

полученные

результаты

обы1чно

устойчивы. Рисунки 46-48 различаются тем, что построе­
ны для фиксированных значений спада частотной характеристики,

не превышающих соответственно 6, 12 и 18 дБ. На каждом р-и­
сунке представлены области изменения значений Q и Vэ/V в за­
висимости от fгp/f0 • Значение Q и Vэ/V могут быть любыми BilYT·

ри заштрихованных фигур на рисунках.

Пример расчета. Пусть допустимый спад
на
частоте f ~·p =
=60 Гц не превышает 6 дБ, fo головки (из~~еренное) =30 Гц и
Vэ (таблич:ное) = 100 л.
Пользуясь рис. 46, из точки Шгр/ш 0 =60/30=2 восстанавливаем
ординату, которая пересечет заштрихованные области Q и Vэf V.
Значение Vэ/V можно выбрать в пределах 3-13, а значение Q в
пределах 0,24-1,0. Если выбранные значения Q и Vэ/V почему­
либо не устраивают, можно менять либо граничную частоту, ли­
бо

cna,J..

Рассчитать за'Крытую АС можно не только по графикам, но и
110 приведенным фор1мулам.
Пусть, например, требуется рассчитать объем закрытой АС
с нижней граничной частоrой 50 Гц, имеющей головку lОГД-36
(fo=38 Гц, Vэ=60 Л, Q=0,8).

1. Определяем
=83 л.
48

объем оформления из

(36): V=60· I0-3/[(50/38) 2 -l]=

~/V

110= 0,8

Н"GдБ

!!,8
Т,J

f,Z
fJ.l.
,.

((/"
Рис.

46

Т,Т

0,2

Оо

1,0

РИС. 45. Зависимость
Юrp/roo при Q=0,8

Va/V

от

РИС 46. Область возможных изме­
нений Q и Va!V от frp!fo при спаде

6

Рис.

47

Рис

48

дS

РИС.

47.

Область

нений Q и

12

дБ

РИС.

не~шй

18

дБ

Va/V

возможных

от

frp/fo

изме­

при спаде

48. Область возможных
Q и Va/V от frp/fo при

изме­

спа11е

49

2.

Находим добр·отность головки в закрытом оформлении из

Qo1 =0,8·

V 1+60/83=1,05.

(38):

В соответствии с рис. 39 минимальная неравномерность частот­
ной характеристики имеет место при Q0 = 1. Так что полученная
неравномерность частотной характеристики из-за пика на частоте
ш 1 практически минимальн~ и составляет всего около 1,5 дБ.
Параметры современных отечественных серийно выпускаемых
закрытых АС приведены в табл. П.2 приложения. Рекоменда111ии
по практическому выполнению АС можно найти далее.

АRУСТИЧЕСRАЯ СИСТЕМА С ФАЗОИНВЕРТОРОМ

Закрытые АС требуют большого объема оформления для до·
статочно

хорошего

воспроизведения

низших

часrот,

поэтому

по­

.пучаются громоздкими ·и тяжелыми. Существующие малогабар:;-~т­
ные закрытые АС малочувствительны. Если же требуется иметь
закрытую АС меньших га·баритных раз.меров, приходится мирить­

ся с тем, что «оасов» у нее при этом будет значи~
тельно

меньше.

В

значительной

степени

этого

недостатка можно избежать в АС с ФИ. Как
видно из табл. 2, в США и Западной Европе чи­
сло таких систем

составляет одну треть типов от

общего выпуска, а в Японии

L..,___<J'"--z

РИС.

49.

-

две трети.

Акустическая система с ФИ:

головка;
щая обивка

1-

2-

канал

(труба) фазоинвертора;

3-

звукопоr:1ошацr

Ус'})ройство АС с ФИ показано на рис. 49. Эта АС отличаеrся
от за-крытой тем, что в корпусе АС с ФИ имеется либо отверстие~
либо отвер.стие с трубой кругдого или .прямоугольного сечения.
У.прощенная схе~иа акустического аналога этой системы представ­
лена на рис. 50. (Более подробно об акустическом аналоге ем.
приложение

3.)

Здесь т

-

а:кустическая масса

воздуха

в

отвер-

в2t2

fZ[

S/j(t)

РИС.

50.

Упрощенная схе"1а

ского ана.1ога АС с ФИ

=

r

J(t}m

акустиче-

РИС.
го

51.

Зависимость \1Одуля полно-

электрического

сопротивления

частоты д~1я АС с ФИ

50

о ....

стии или трубе фазоинвертора; r - активное акустическое соnро­
тивление в отверстии или трубе фазоинвертора и активная состав­
.пяющ·ая сопротивления излучения отверстия.

Как видно из рис. 50, АС с ФИ - сложная колебательная си­
стема. Благодаря этому и частотная характеристика модуля ее
nолнаго

электрического

сопротивления

также

·сложнее,

чем

у

за­

крытой АС и имеет вид, преДtста;вленный на рис. 51.
Принцип действия АС с ФИ заключается в том, что благо­
даря наличию ·контура ms (лра~Вая вет.вь на схеме аналога) зву­
ковое давление в отверстии или выходном отверстии трубы уже
не против()lположно по фазе звуковому давлению от передней по­
верхности диффузора .низкочастотной головки, а сдвинуто на угол,

во всяком случае меньший

180°.

Вследствие этого не происходит

нейтрализации звуковых давлений от передней и задней повеµх­
ностей диффузора, как это имело место в открытых системах. При
соответ.с11вующем ло:дборе .параметров головки, оформления и вы­
боре о-гверстия (тру1бы) фазоинвертора можно получить от АС с
ФИ значительное улучшение воспроизведения низких частот по

сравнению с заwрытой АС. Для этого контур фазоинвертора на­
страивают

обычно

на

частоту,

близкую

к

резонансной

частоте

при:меняемой головки. Исс:тедования авторов показали, что
стройка

частоты

резонанса фазоинвертора

относительно

резонанса головки практически не должна превышать +

рз.с­

частоты

2/3

окта­

вы, а часто и сонпадать с ней.

Следует также иметь в виду, что для АС с ФИ :подходят го­
ловки только с низкой добротностью ( Q
0,6). Кроме того, хо­
рошо рассчитанную АС с ФИ не всегда можно конструкrивно

<

вьr::1олнить, например, если расчетная длина трубы превысит кон­

{:труктивно-допустимую. Однако в любом случае длина трубы дол~
жна быть меньш·е Лн/12, где Ли -длина волны на резонансной ча­
-стоте контура ms. Резонансная же частота Ф контура находиrся

f

из следующего выражения:

s
-·
т

Раосчитывая звуковое давление АС с ФИ, целесообразно ~п­
ределять не его абсолютную величину РФ, а сравнительную со зву­

ковым дав:тение:м соответствующей за1~рытой системы Рэ, т. е. та­
кой, которая и~1еет равный внутренний объем и одинаковую по
зсем параметрам головку. Это позволяет опре:~:.елить, какой вы­

игрыш по звуковому давлению обеспечивает АС с ФИ по сравне­
нию с закрюой АС.
Исходя из (15) и

(18),
РФ
Рз

~де Г&ф=fs1

+rs2

=

:\-ЮЖНО записать, что

.

~Ф
хо

1

:sФ = k
so

1 -·
Гsф
Гsо

Здесь введены следующие обозначения: х0 -

(40)
средняя объем­

..qая скорость поверхности диффузора головки в соответствуюп1ем

51

закрытом оформлении; Хф

-

·суммарная скорость АС

(диффузоре.,

и ФИ); rso- а,ктивное акустическое сопротивление излучения rо­
ловки в соответс-гвующе:м закрыто.м оформлении; r 81 - полнее ак­
тивное акустическое сопротивление излучения диффузора rDл0вю1

с учетом влияния сопротивления излучения отверстия фазоинвер­
тора;

rs2-полное

активное

акустическое

сопротивление

излу·1е­

ния отвер 1 ст.ия фазоинвертора с учетом влияния сопротивления из­
лучения диффузора голонки; rsФ - суммарное активное акуст.иче­
ское сопротивление излучения АС с ФИ.
Несколько слов об акти1вном акустическом сопротивлении из­

лучения АС с ФИ. Эта АС рассматривается как совокупность двух
излучателей, один из которых - собственно голо1Вка, а другой отверстие фазоинвертора. Если рассматривать работу этих излу­
чателей независимо друг от друга, то все сравнительно просто,
так

kак

активное

сопроти~Вление

излучения

головки

в

закрытом

офор~шении, малом по сравнению с дл.иной волны, известие [см.
выражение rs2 ·в (22) ]. Однако при их совместной работе, как это
имеет место в АС с ФИ, излучатели оказывают влияние .п,уг на
друга. Полные сопротивления излучения в этом случае

(41)
где

2 1, 2 2 -

соответ.ственно

полное

сопротивление

излучения

го­

ловки и отверстия, 2 11 , 222 -

соответственно со·бственное солротмв­

ление

отверстия,

излучения

головки

щее влияние от.верстия

чения,

2 21 -

вносимое,

и

вносимое,

212 -

на излучение головки,

учитывающее

учитывэю­

сопротивление

влияние

головки

на

излу­

излуче­

ние отверстия, сопротивление излучения.

Веществ-енные части этих выражений являются активными со­
противлениями

излучения

головки

и

отверстия

при

их

взаимном:

влиянии.

Отметим, что при

сближении

отверстия

и головки суммарное

сопротивление излучения АС с ФИ возрастает и тем самы-м у.t3е­
личивае'Гся создавае'1ое системой звуковое давление. ПримерJм
такой АС с ФИ служит конструкция* {рис. 52), в которой ro~
ловка расположена внутри отверстия фазоинвертора. При таком
расположении головки отно­
сительно
мое

отверстия

сопротивление

вноси­
излуче­

ния 6Удет макСИ:\1а~1ЬНЫМ.

В оснqву расчета АС е
J

ФИ
по
вь1ражению
(40)
может быть положена схе­
ма

РИС. 52. Схематическое изображение
гинальной конструкции АС с ФИ

*
52

Иофе

В. К.,

ори­

акустического

аналога

АС с ФИ, представленная
на рис. 52.
Выражение д~1я Рз за­
крытого оформления дано в

Лиз у н к о в М. В. Акустический агрегат~ А. с.

No 847521"

Введя в
стота, n= Vэ/V
(37). в :виде

[37).

него обозначения: l= ш/rо 0 относительная ча.
- относительный объем оформления, представим
t

р=А

-. /_1 (
у QS +

(42}

•

t2-n-l

)'

t

где А - частоТ>но-независимый множитель.
Нахождение относительного со.проти~вления

ФИ-

V rвФlrso

излучения

здесь из-за сложности не пр1иводится.

АС

с

Отметим

лишь, что в зависимости от площадей диффузора головки и отвер­
стия, их ·взаимного р аоположения, а также амплитуд и фаз ко­

лебаний на излучающих поверхностях оно может практически
изменяться от 1,5 до 2,0 и быть частотно-1малоза·висимым.
Вывод выражения для k=i1;J/io
приведен в приложении 4"
Здесь ·при-водится лишь окончательное выражение

(43)

Таким оо•разом, выражение для РФ :из

(40)

имеет следуюшйF~

вид:

PФ=(1,5 -+-2,О)А

l

{l-QQФ(t2-n-1)}2+.­

1

~

__,. + { t!Qф + Q (

{ 1

+ QQФ [ nl -

t2-n-l

t

2

(

t-+) ( -+)]} +tl

)12f

t

1

Q2+

(·-t_i-_n_-_1_)2
t

·

(44)
При настройке фазоинвертора на резона·нсную частоту фазо­
инвертора - колебательной системы, состоящей из гибкости воз~
духа в объе\1е оформления и ма1ссы ~воз.:r.уха в отверстии или грvбе
фазоинвертора, что часто имеет место, выражение (44) упроща­
ется и принимает вид

5З

-v

) +Q (t-+ )}'

t

~+( t•-;-1 )'
(45)

Поведение АС с ФИ может быть описано с помощью четырех
'lараметров п, l, Q, QФ. Исследованиями авторов установленз, что
-шсло

переменных

можно

сократить

до

трех,

так

как

значение

QФ может быть выбрано фиксированным и в диапазоне QФ> 1О
практически не -будет влиять. на результаты вычислений.

Здесь, кроме введенных обозначений: l=ro 0/roФ

настройка

фазоинвертqра,

з:ость гол:эвки, QФ = roФmf r -

Q=

относительная

- доброт·

roo m,

{B2 l2 /((Rг+ Rн) S~J} +Го

добротность фазоин1Вертора.

00 ==0,1; n=O, 5

k

б 5

t

5

о i--,a=-=--~.1...--1r:-..ж:---7----~.:::..
.3.

1-----+.L-Jrf-_,_-~~----;---~дп

о 0,5

-

1

4

-10
-::.о

-.::.:

РИС.
рис.

1-

53. Семейство частотных характеристик
54, 55, 56 нанесены следующие кривые:

частотная

~ист..нки

при

характеристика
настройке

""азоинвертора ниже
Иl'IВертора выше на
·Зертора

на

1/3

соответствующей

фазоинвертора

на

АС с ФИ

закрытой

ре:зоиансную

системы;

ниже:

на

2/3

2/3

резонансной частоты головки

октавы

резо:ыансной

частоты

2-

частоту ГО"Iовки;

1/3 октавы резонансной частоты головки;
октавы резонансной частоты головки; 5 -

тора выше на

(Q 0 =0,-l).

головки;

6-

Здесь и на

частотные

3-

при

характе­
настройке

при настройке фазо­
при расстройке фазоИF1 -

4-

при

расстройке

фазоинвер­

Следовательно, работа АС с ФИ определяется

добротностью-

11р·именяемой головки, объемом оформления и настройкой фаз~ин­
при условии поддержания
добротности
фазоинвертора

вертора

QФ>IO.
Как видно, выражение (44) довольно грамоздко. Поэтом)' для
облегчения нахождения результатов на рис. 53-56 nриводятся­
на•боры графических зависимостей (семейства частотных харёк­
теристик), построенных по выражению
дБ

k

(43).

Каждый рисунок вы-

flo=O.J;n=0,5 дБ k

fl0 =:0,J; n=l,0

б

/б

t

-10

б -10

-10

-20

-20
РИС.

54.

Семейство частотных характеристик

ния см. на рис.

АС с ФИ

(Qo=0.3).

53)

дБ k

00 =0,5; п=!,0

то

-ю

-10

РИС

-10

55. Семейство частотных характеристик АС с ФИ (Qo=0,5}

(Обозначе­

полнен для фиксированных значений Q и п для семейства .кривых
~ различной ·расстройкой фазоинвертора относительно резонансной
частоты головки.

С помощью прИ!веденных кривых могут быть решены различ.
ч:ые задачи. Можно, например, задаться желаемой формой частот.

ной характеристики АС и подобрать, исJtодя из нее, параметры
головки и объем оформления. Можно по имеющейся головке и
Дli

k

дБ

k

k

дБ

k

U,5

to. 0,5

70

10

д5
о

f

-10

-1fj

РИС.

ll1 =!J,101; n=3,0

56.

Семейство частотных характеристик АС с ФИ

ориентировочному

объему

оформления

( Q0 =0,7C7)

О1пределить

це.1есообраэ·

ность и воз.\1ожность применения именно этого вида офор"Мления.

Отметим, что. для более точного расчета следует .пользоваться вы­
ражением (44). По этим же кривым можно определить сравни­
тельную (с соо'Гветствующим закрытым аформлением) чувстви­
тельнасть АС с ФИ.
Заметим, однако, что для р-асчета АС с ФИ кроме знания па­
раметров голОВ1КИ и оформления необходимо также у.меть рас·
считывать параметры т.рубы фазоинвертора с точки зрения допу­
стимости активных потерь в ней.
Э.капери•ментальные исследования авторов позволиди найти эм­
пирическую зависимость значения

трубы

(D -

диаметр трубы,

активных потерь от параметров

1- длина

трубы), на основе 1што~эой

.nоду-чены с.,1едующие выражения:

l·= 2,34. 103d 2/ ( Vf2Ф)-0,85D,
D=-1,82· l0- 4 Vf2Ф[V l .-6,15· 10 5 /Vf3ФQФ+ 1],
тде

fФ -

резонансная частота фазоинвертора

(1.f{онтура

ms) опре­

деляется .по z-.кривым для фазоинвертор а как частота провала на

ЫФ между пиками на частотах ffi1 и ш2 (см. рис.

56

51).

По этой же

кривой :можно также контролировать значения QФ· Если QФ> 109
то пики на этих кривых будут примерно одина·ковы по высоте и·
их уровень по отношению к уровню провала будет большим. Мо­

дуль величины QФ может быть определен численно

с

помощью

z-кривых по выражению

Qф = _h_ __l_ _l_ ( z - Zф

_Zl ) •

0

а

Q

Zф-1

где а= (f 22-f2Ф) (f2Ф-f2 1)/{f2 1f2 2 l,

z=zo/R

fo
(по рис.

(цо

рис.

ZФ=r/R

26),

51).

В заключение рассмотрим нееколь·ко конструкций АС с ФИ.
На рис. 57 показан ВJiУтренний вид АС объемом 90 л (780Х
Х 460Х250 м:м). Диаме11р низкочастотной -голонки 320 мм, диаметр
трубы фазоинвертора 70 мм, его длина 100 М'М. Резонансная ча­
стота 30 Гц.
На рис. 58 показан вид со стороны передней панели со сня­
той декорат.ивной сеткой АС фирмы Akai (Япония) (внутренний.
объем 60 л, диаметр отверстия фазоинвертора 75 мм, но.миналь­
ный диапазон ча·стот 25 Гц-21 кГц).
На рис. 59 показана конструкция АС фирмы Hitachi (Япония).
Кроме ·высокочастотной 1, среднечастотной 2, низкочастотной 3, в
корпусе имеется еще одна низкочастотная головка 4, укрепленная
на горизонтальной панели, причем головка
непосредственно
не
из.пучает

рез

в

окружающее

фазоинверторное

На

пространство,

отверстие

5

на

а

излучение .про:исходит че­

его

резонансной

рис.

60 показана большая комбинированная
Altec Lansing (США) с фазоинверторным отверстием

частоте.

АС фирыы
прямоуголь­

ной формы -в нижней части ·корпуса. Высокочастотное звено вы­
полнено в

виде

секционного рупора,

ме того, также нагружена

низкочастотная

головка.

кро­

на ру1пор.

>••-··е

'~1~~ р.

•·

;~:~i~_t: ~: ."~· .

...

-:~~// ~

РИС. 57. Конструкпия АС с ФИ
со снятой задней стенкой)

РИС.

58.

-

с

(вид

Акустические системы с фазо­

инвертором фирмы
а

головками

Akai

(Я·пония):

прямого

излучения;

6- с

рупорной головкой (высокочастот­

ной);

в

-

~

отдельно

рупорная

и

низко­

частотная головки

57

РИС.

59.

АС

с ФИ фирмы

Hitachi

{Япония)

РИС.

sing

60.

АС с ФИ фир.мы

(США)

Altec Lan-

Пример расчета. Пусть .имеется головка 50ГД-4 (f0 =25 Гц,
Vэ= 150 л, dэ.Ф=25 см) и QФ=20.
Необходимо найти ,параметры АС с ФИ для максимально ров­

Q=0,3,

~-I~й частотной характе.рис1:ИКИ в области низ-ких частот.

Раосмотрим рис. 53 для случая Qo=0,3. Как видно, при n-=
.получаем ·частотные характеристики ·с большой неравномер­

=0,5

ностью и, кроме того, объем оформления пр:и этом
значителен
(V=ЗОО л). При n=l,O, т. е. когда внутренний объем оформт~­

ния равен 150 л, кривые наиболее приемлемые, но необходимо
~ще сделать выбор относительно настрой·ки ФИ. Можно выбраrь
кривую, соот.ветствующую настройке ФИ на частоту на 1/3 о·кта­
вы ниже резонансной частоты головки, т. е. на 20 Гц. Часг~п1т.з.я
характеристика АС в этом случае равномерно понижается в об­
ласть низких ча1стот со опа.дом 3-4 дБ до частоты O,Bfo. При не­
збходим:ости расширить частотную характеристику в обла-сть бо­
лее низких частот следует выбрать кривую, соответствующую на­

стройке ФИ на частоту на 2/3 ниже резонансной частоты головки,
т. е. на частоту 16 Гц. В этом случае частотная характерисгиха
ра 0вномерно понижается со спадом 7-8 дБ до частоты O,F.5f о.
Эти две кривые наиболее приемлемы. Можно рассмотреть кривые
при n= 2, т. е. когда внутренний объем равен 75 л, но получен­
ные результаты будут значите.,71ьно скромнее.

Итак, выбираем кривую, которая соответствует АС с Ф.И
-С'Iе.Jvющими параметрами: fФ=2.0 Гц, V= 150 л.
Далее определим параметры тру(>ы фазоинвертора:

v

со

D= 1,82. l0- 4 • 150· 10-з. 202[ 1+6_,15·105 / ( 150··IО-З. 20 3 • 20) + 1] =
=6, 72. 10-2 =6, 7 см,

z= 2,34 .1о.з. 6,73. 10- 41( 150 .1о-з.20

= 12.10-2 = 12

58

)- о,85. 6,73.
см.
2

10-2 =

Провери.м, не превышает ли длина трубы фазоинвертора кон­
структивно допусти.маго значения.

Если принять внутренние размеры офор-мления равными О,8Х
ХО,5ХО,37 м 3 , то видно, что ддина трубы не превышает конст­
руктивно-допустимого значения. По критерию l<Лн/12 длина тру-­
бы также допустима, так как в рассмотренном
случае Лн/l':.==
1,42 м.

=

А:КУСТИЧЕС:КАЯ СИСТЕМА С ПАССИВНЫМ
ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

Одна из разновидностей фазоинверсной АС-АС с ПИ. Она
отличается от закрытой АС наличием допол1нительной подвижн~й
системы (в простейшем случае - подвижной С"истемы низкочастот­
ной головки без катушки и магнитной цепи) (рис. 61). Эта си­
стема пассивная .и возбуждается колебаниями воздуха в закры­
том кор1пусе при работе головки, излучая з-вуковые волны в об­
.1а.сти низких частот. В результате суммарное звуковое давление"

развиваемое АС с ЦИ на низких частотах, может быть значи­
тельно больше, чем з·а·крытой АС равного объема и с той же нпз­
кочастотной
рис. 62.

РИС.

61.

головкой.

Конструкция

АС

с

ПИ

·приведена

на

Головка прямого из.ччения (С:)

и пассивный излучате.1ь

(6)

РИС. 62. Конструкuня АС с ПИ:
1 - пассивный из"Iучате.пь; 2 - низкочастотная
rОJiовкг · 3 - высокоqастотная головка

По принuипv дейс-гвия АС с ПИ сходна с АС с ФИ. Единст­
венное раз.1ичие состоит в то"\1, что масса воздуха в трубе

фазо­

инвертора заменена маосой подвижной системы пассивного 3Злу­

чателя. Из.меняя :'.1ассу подвижной системы пассивного из"~у ча rе­
"1я,

можно

значительно

проще

из'1енять

его

резонансную

частоту

по сравнению с фазоинвертором, где .:::~:~1я этого приходилось ~.iе­
нять раз:\1еры отверстия, диаметр или д"1ину трубы.

59

Ранее отмечалось, что АС с ФИ имеет ·ряд конструктивных
ограничений. Так, при настройке фазоинвертора на низкую ре.зо.

нансную частоту

(30-50

Гц) масса воздуха в трубе должна быть

достаточно большой, что обычно обеспечивается либо у;величе­
нием ее длины, .либо уменьшением диаметра
(при неизменном

внутреннем объеме). В первом случае может получиться, что тру­
ба

конструктивно

не

поместится

·в

оформление,

либо

ее длина

превысит ·критическое значение 'Ан/12. Во втором случае могут рез·
ко

возрасти

акустические

потери

на трение в

трубе,

что

снизит

эффективность АС с ФИ в обл а.ст и низких частот.
Акустические системы с ПИ свободны от этих недоста тк~в.
Действительно, как ·на площадь ·пассивного излучателя, которая
обычно выбирается равной площади диффузора головки и даже
больше, так и на его массу не накладывается никаких ограниче­
ний. Поэтому при расчете этих систем можно не опа.саться тех
трудностей, которые :возникают при применении АС с ФИ. На­
стройка паСС!'J·Вного излучателя практиЧески на любую частоту рс­
зона·нса п его массой т и гибкостью объема воздуха Sв не вы­
зывает затруднений. Это видно из следующего выражения:

f

fп =
Следует однако
тель

+

_I_ -. ( Sв S 0
2и V
т

отметить,

хара·ктеризуется

не

что

только

•

(46)

собственно пассивный
массой,

но

также

и

излуча­

гибко~тью

подвеса s, так что АС с ПИ является более сложной колебат~1ь­
ной системой, чем АС с ФИ, что, естественно, у~сложняет ее рас­
чет.

Принцип
ния

уровн~

использования
звукового

пассивных

давления

излучателей

известен

давно,

для повыше­

однако ·практи'Iе­

ские конструкции АС с ПИ стали появляться лишь в 70-х годах.
Можно отметить конструкции АС с ПИ, в~ы!Пус-каемые фирма;~и
Kenwood (Япония), Selection (Англия), Ohm (США). Как с.пе­
дует из табл. 1, в настоящее время выпуск этих систем прибли­
жается к 100/о в развитых ка.питалистических странах. В нашей
стране также начали выпускать такие АС.
При расчете АС с ПИ так же как в АС с ФИ целесообразно
находить не абсолютное значение звукового давления, а его зна­
чение по сравнению со звуковым давлением соответствующей за­
крытой системы. Это позволяет определить тот выигрыш, кото­
рый обеспечивает АС с ПИ по сравнению с закрытой систе'1ОЙ.
Тогда по ана 1огии с (40) имее\i

Рп

р8
где

= xl!
·
Xg

f вп = k "1 f Гq ,
JI r 81
JI Гs8

"1

(47}

fsп=fs1-тfs2·

Здесь вlilедены обозначения, аналогичные примененным при рас­

смотрении АС с ФИ.
В основу расчета АС с ПИ по выраженм:ю (46) может быть
положена схема акустического аналога АС с ПИ, изобр аж~нная

60

на

р·ис.

-Л')тери

Здесь

63.

активные потери в головке,

ro -

r-

активные

в пассивном .излучателе.

Поскольку АС ·С ПИ та:к же, как и АС с ФИ может быть рас­
смотрена

как

система

из

двух

собственно низкочастотная
·чатель,

i

то

расчет

излучателей,

головка,

чателя ничем не отличается от

в

быть

том,

что

выбрана

стия

-

излу·

jыт0

(Rr+R_/(}s}

su/jfQ

площадь пас­

излучателя

большей, чем

которых

B2l 2

его расчета для фазоинверто­
р а. Единственное отличие со­
стоит

из

.пассивный

-

вьrр ажения

rsпf rso для пассивного излу"

сивного

один

а другой

может

значительно

т

площадь отвер-

фазоинвертора.

JШm

Расчеты

0

авторов показали, что для АС

_
.__._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

с ПИ значение V rsп/Гso может РИС. 63. Упрощенная схема акустическо­
составлять от 2,0 до 2,35 и оно го аналога АС с ПИ
частотно-м а лоз ависимо.

Выражение для р 0 закрытого оформления подставляем в (47)
в виде (42).
Вывод выражения для k=iп/i 0 приведен в приложении 5 .

.Здесь приводится лишь окончательное выражение:
2

t -n-1

[ 1 -QQп (

·lkl=
(l

l + QQП
_
-

[_!!__ (
/

+ [Q (
!

1

[

Qп

\

t

2

2
/

)

t

-

tl

1

)-(t-

(t'

_I ) (
t

t2-n-1 ) ,
( tll"-l
t
тQп
tl
(

+-

l'-1 )]'
tl

Pl2-1)
tl
+Q ( t"-n-l
tl

/2

l" -

р-

tl

1) ] }1

)1
)]2

и

( 48)

/_

(48J

t
(2,0 + 2,35) Ak - - - - - - - - -

-. /_1 .....-(

tZ-n-1

Q'

t

v

-

(47J,

может быть записано как

Ря =

где А

-

2

Выражение д~1я звукового давления АС с ПИ (Рп) с учетом

( 42)

+

•

)t

(49)

частотно-независимый множитель.

Как видно из (49), поведение АС с ПИ может быть onиcado
пятью параметрами: п, l, р, Q, Qn. Здесь кроме па•раметров, опи·
.сывающих АС с ФИ, появился параметр p=-sв/s, характеризую·
.!..1..ЧЙ относительную упругость (подвеса) пассивного издучателя, т. е.
()Тношение упругости

воздуха

внутри

оформления

к упругости

61

подвеса

пассивного

заменяется

здесь

издучате...~я.

добротностью

Добротность
пассивного

фазоинвертора

излучателя,

Qn

равной

Qп = ffiпmf r n·
Исследования

авторов

показали,

что

число

пере:менных

моzк­

но сократить до четырех, так как значение Qп может быть вы­
брано фиксированным и в диапазоне Qп>5 практически не в~т~ия­
ет на полученные результаты.

Таким образом, характеристики АС с ПИ за1Висят от доброт­
ности головки, объема оформления, настройки пассинного излу­
чателя

и упругости

его подвеса,

при условии

поддержания

.J.Об­

ротности пассивного излучателя Qп>5.
Выражение (49) довольно тромоздко. Поэтому на рис. 64-66
приводятся наборы графических зависимостей (семейства частот­
ных характерис гик), п·остроенных по выражению (48). I(а.;.кдый
-1/r/,дБ
0,5

!(,дБ

о,5

-10

-то

Uo=0.2
7=

-20

o,s

fl 0 =!J.2
л =,:о

-20

а)
РИС 64. Семейство частотных характеристик АС с ПИ для Qo=0,2, n=0,5 (а)
и Qo=0,2, n= 1,0 (б)
Здесь и на рис. 65, 66 нанесены с..1едующие кривые:
- - - - закрытое офор.мление; - · - · - · - p=l, 1=2; -ХХХ:-ХХХ- p=l

l=l; -ХХ-ХХ p=l, l=0,5: -Х-Х- р=2, 1=3; - - - - 0-0-0- р=З, 1=3; 00-00-00- р=З 1=2

р=2,

1=2;

/lfl дБ

0,5

0.5
7

-[О

-zo

-то

flo=0,4

2)

h=OS

-20

Оо=О..:,

о)

?ИС. 65. Се:\1ейство частотных характеристик АС с ПИ для
и Qo=0,4, n= 1,0 (б)

62

lz

=!,О

Q0 =0,4, n=0,5 (а}

k,д5

J

-то

flo=O.б
/l =

-Z!J

0,5

-20

а)

РИС. 66. Семейство часI"отных хара;ктеристик АС с ПИ для
и Qo=0,6, n= 1,0 (6)

Q 0 =0,6, n=0,5 (а)

рисунок выполнен д.1я фиксированных значений Q, Qп, п для се­
значениями настройки пассивного

мейства кривых с различными
излучателя

и

относительными

упругостями

его

подвеса.

Как видно из ~пр.иведенных кривых, обычно пассивный изJ1уча­
тель настраИ!вается на частоту в 2-3 раза ниже резонансной ча­
-стоты головки в отличие от настройки фазоинвертора, резонан-с­
ная

частота

которого

может

лишь

незначительно

отличаться

от

резонансной частоты головки. Что касает.ся добротности исполь­
зуемых головок, то их значение составляет 0,2-0,8 и связ2но с
объемом оформления. Чем меньше объем оформлений, тем мень­
шую добротность головки необходимо выбирать.
С помощью приведенных кривых могут быть решены различ­
ные задачи. На.пример, задавшись желательной формой частот­
ной характеристики, типом голОВ'КИ и предположительным объ­
емом оформления, выбирают параметры пассив.наго излучателя
(е-го массу и гибкость). Если желаемая форма частотной харак­
теристики не получается, наиболее просто
увеличивать
объ~м
оформления. Однако могут возникнуть такие сочетания доброт­
ности головки и объема оформления, при которых получить же­
лательную форму частотной хара•ктеристики затруднительно.
В
качестве
примера
расс-мотрим:
двухполосную
систеvrу
IOAC-10 с пасси•вным излучателем, изображенную на рис. 62.
В ней в качестве низкочастотного звена 2 и•спользована голо:зка
1ОГ Д-34 .е5=105 мм, а в качестве высокочастотного 3- головка
ЗГД-31. Передняя .панель квадратная
(315Х315 мм).
Корпус
имеет малую г~1убину (125 м:м). Конструкция пас.сивного излу-1а­

те.1я 1 представляет собой диффузор конусной головки (.0' 140 мм)
с добавочной массой. Резонансная частота голов·ки 54 Гц, ре.:)Сi­
нансная ча·стота .пассивного излучателя - 15 Гц.
Заметим, что делают попытки повысить эффективность рабо­
ты АС с ПИ. На рис. 67 изображена такая АС с ПИ. В эт~й си­
стеме имеется щва закрытых объема V1 и V2. Головка 1 возбуR\-

63

дает объем V1, а пассивный излучатель частью 2
возбуждает объем V1, а частью 3 - объем V2, ко­

1

торый полностью заполнен звукопоглощающим ма­

териалом. Благодаря наличию объема

J

с

ним

пассивного

излучателя

V 2 и связи

снижается

резонанс­

ная частота АС с ПИ и улучшается форма ее ча­
стотной характеристики.
РИС.

67.

Схематическое изображение сложной АС с ПИ

Пример paciteтa. Пусть имеется головка ЗОГД-1 с параметрами:
fo=25 ГЦ, Q=0,2, Vэ= 160 л. Необходимо найти параметры АС
с ПИ для случая ма·ксимально ровной частотной хара·ктеристили
системы в области низ.ких частот.
Рассмотри,м рис. 64,а, 65,а и 66,а, С'Праведливые для Q = 0,2.
Как видно, наилучшие результаты -могут быть получены при n=
=2 (рис. 65,а). При этом в-нутренний объем оформления будет
равен 80 л. Теперь выбираем частоту настройки и гибкость под­
веса пассивного излучателя. Предпочтение с.11ед) ет отдавать кри­
вым с параметрами l=2, р=2 и l=2, р=3. Характеристика при
р=2 получается наиболее протяженной в область низких ча­
стот, спад плавный, но достигающий ~ 9 дБ на частоте
23 Гц.
Выигрыш-по звуковому давлению составляет 6 дБ. Спад характе­
ристики при l = 2, р = 3 также -плавный, но составляет ,....,, 7 дБ до
частоты 25 Гц. Выигрыш по звуковому давлению 7 дБ.
Каковы же параметры АС с ПИ? Па1с.сивный излучатель в обе­
их случаях нас~раивается на частоту в 2 раза ниже резонансной
частоты го~1овки (l=2), т. е. на 22,5 Гц. Относительная упругость
подвеса ПИ равна соответст.венно р = 2 и р 3, т. е. s = sв/2 и s =

=

=sв/3. Иными словами, эквивалентный объем излучателя V:э.n
(понятие аналогичное понятию - эквивалентный объем головки)
при р=2 равен эквивалентному объему голОВ'КИ Vэ, т. е. 160 л~
а при р=З равен 3/2Vэ, т. е. 240 л.
Площа,ць ПИ выбирается равной площади диффузора головки~
а \.1а·сса о~пР'еделяется из (46) и должна быть такой, чтобы с уп­
ругостью (sв+s) обеспечить резонансную частоту ПИ 22,5 1ц.
Добротность излучателя должна быть больше 5.

ДРУГИЕ ВИДЫ

АКУСТИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ ГОЛОВОК

В предыдущих главах рассматривались наиболее часто при­
меняемые 'Виды АС. Однако существует еще целый ряд видов си­
стем, применяемых значительно реже. Здесь будут рассмотрены:
акустический лабиринт, рупорная
статическая

акустическая

система,

акустическая
а

также

систе:.\1а, элеhтро­

акустическая

с электромеханической обратной связью (ЭМОС).

64

систе'\-1а

Для того чтобы избежать акустического «короткого замыка·
ния», можно использовать акустическое офор·\fле·ние с лабирш·;•
том. Один из ва1риантов конструкции этого вида оформления фир"
мы Akai (Япония) приведен на рис. 68. Акустическая сист~ма со­
стоит

из

лов.ка

1.

корпуса,

на

передней

•Стороне

которого

укреплена

го­

Задняя ·сторона диффузора головки работает на образа-

1

.·-· ..

-

2

...... - ... .

270
РИС.

Akai

68. Лабиринт
в разрезе

РИС.

фирмы

разрез

69. Внешний вид
(6)- радиального

(а)

и

ком­

натного лабиринта

ванный рядом перегородок 2 зигзагообразный звукопровод - ла­
биринт. Второй конец лабиринта з.аканчивается выходным отвер­
стием 3 на одной из стенок корпуса. Поперечное сечение лабирин­
та - обычно прямоугольное или круглое, площадь которого рав­
на эффективной площади диффузора головки SэФФ· Выпрямленная
д"1ина лабиринта до"1жна быть равна 1/2Л на нижней граничной
ч2стоте воС1производимого диа1пазона частот. Бла1годаря этому из­
лучение из •выходного отверстия лабиринта будет •совладать ТJО
фазе с излучением передней стороной диффузора голов~ки. Так.
е-сли нижняя граничная частота воопроизводимого диапазона 30 Гц
(д ~:и-ны волны 11,4 м), то вьmря'1"1енная длина -;-рубы лабирин1а должна быть 5,7 м. Конечно, если лабиринт будет иметь боль­
ш~ колен, конструК'ашная гдубина корпуса АС будет соответствен­
но меньше. Для уменьшения влияния 1на частотную характеристи­
ку ·системы частных (высших) резонансов трубы ее стены же.11а­
тельно покрывать звукопоглощающим

материалом,

напр-имер, сла­

бо набитыми и простеганными ватными матами. Однако конст­
рукции АС с лабиринтом те\1 не менее дово~'Iьно громоздки, вслед­
ств:ие

н1

чего

редко

применяются,

несмотря

на

то,

что от них

мож­

получить хорошие результап.1

65

На рис. 69 показан разрез другой конструкции с ла·бириптом.
Здесь над головкой 3 укреплен рассеиватель 1 для излучения зву­
ка в горизонтальной плоскости. Звук излучается через отверсп"я

2 и 4.
Электродинамическая головка может быть нагружена на ру.
пор. Из~естны две модификации усrройства рупорных головок.

В первои из них, так называемой широкогорлой, горло рупора не­

посредственно примыкает к диффузору головки. За счет того, что
устье имеет диаметр больше диаметра диффузора головки, на­
правленность такого рупора острее направленности головки. По­
этому звуковая энергия концентрируется на оси рупора и звуко­
вое давJ1ение здесь возрастает.

Во второй модификации (узкогорлой)

рупор

сачленяется с

диафрагмой (диффузором) головки через предрупорную ка·меру,

1.итрающую роль, аналогичную роли электрического согласующего

трансформатора. Здесь согласуются механические сопротивления
,:Jодвижной системы головки и горла рупора, что увеличивает н:а1Грузку на диафрагму и как бы повышает ее сопротивление излу-

1'.Iения, благодаря чему сильно повышается коэффициент по.ле3119rо действия. Таким образом, это дает воз'1ожность получип­
большое звуковое давление.
Имеется много различных типов рупоров, но практически наи­
более часто применяют в бытовой аппаратуре экспоненциальный

рупор, сечение которого изменяется ·ПО закону

S
где

S0 e6z,

=

( 50)

площадь входного отверстия рупора, ~-показатель э1<с­

S0 -

поненты.

.

На рис. 70 приведены различные профили рупоров .
Как м:ожно вывести из выра)l{ения (50), :r.юпер~чное •сечениР

такого

рупора

увеличивается

на

одинаковое

проuентное

значеitи~

qерез каждую единицу его осевой длины. Значение этого процент­
ного

На

приращения

рис.

71

определяет

представлена

нижнюю

гр-аничную

зависимость

частоту

процептного

рупора.

приращенип

поперечного сечения на 1 см осевой длины от нижней граничной
частоты. Так, например, чтобы обеспечить воспроизведение ру­
пором нижней граничной частоты 60 Гц, площадь поперечного се­

чения должна увеличиваться на

2% через каждый 1 см его осе­

вой длины. Эту зависимость можно представить и в виде 1 сле.Jу­
ющего

выражения:

fгр.в =

6,25 -103 lg (0,01k 1 1),

k - приращение площад-и поперечного сечения, %.
Для низких частот (до 500 Гц) это выражение упрощаеrся и
nринимает вид fгр.н=27k.
где

Если
сторона

рупор

делается

квадрата

или

квадратного

диаметр

каж,аый 1 см длины рупора на

круга

1

или

круглого

должны

сечения,

то

увеличиваться

на

k процентов. Если же его дела­

ют прямоугольного сечения с постоянной высотой, то ширина се-

66

11еиия рупора должна увеличиваться на

1 см

k

процентов на

каждый

его длины.

Однако выдержать необходимое процентное увеличение сече·
~rвя

еще

стот.

нед оста точно

Нужно

для

хорошего

иметь достаточную

воопроизведеция

площадь его

низких

ча­

выходного отвер-

IDOO
800

400
!00

40
20

~

~
~

в

4
1
РИС.

70.

Профили

конический;

альный;

3 -

100

РИС.

приме­

няемых рvпоров

1-

10

щади

экспоненци­

Гц

Зависимость про­

71.

центного

2-

1000

приращения

поперечного

пло­

сечения

рупора на 1 см его осевой
длины от нижней граничной

гиперэкспоненци­

альный

частоты

lmш -устья.
l~олжен быть

Его

диаметр

(или

диаметр

равновеликого

кpyraJ

Так, для нижней граничной частоты 60 Гц диаметр устья co1i:rnв 1т око~10 1,8 м. Для более низких граничных частот раз.меры
и будут еще больше. Кроме того, рупорная головка, хорошо

f

производя низшие частоты (выше гр.н), недостаточно хорошо
п Jоизводит широкий частотный диапазон. Учитывая это, целе"
сообразно иметь две рупорные головки: одну для воспроизведения
эких,

а

другую

т. На рис.

72

-

для

высоких

ча-

представлен внешний

и сечение такой АС с двумя рупор-

1~

и головками и фазоинвертором для

произведения частот ниже

frp.н

q

ру­

с..

Применение низкочастотных рупороформлений в жилых помещения~

~аничено размерами помещения. Од11.tю если такая возможность и\1еется,
to ра-:::чет рупора следует начинать, за­
-.Вmись площадью устья по выбран­

lllй нижней граничной частоте, умень­
-.я сечение на k процентов на каждый

а)РИС.
разрез
мы

с

72.
(б)

5}
Внешний вид (а) и
акустической систе­

двумя

рупорными

голов­

ками и фазоинвертором

67

см осевой длины до тех пор, пока не достигают площади сечения,
равной площади диффузора головки. При этом, для того чтобы со"

1

прячь головку с широкогорлым рупором, рупор должен иметь сече­

ние той же формы, т. е. круглое или эллиптическое. Для узкогорлых
ру.по,ров идентичность формы сечения и диафрагмы головки не­
обязательна, так ка·к горло и диафрагма сочленяются ·через пDс.:.­

рупорную камеру. Отметим, что высота ка.меры должна быть су­
щественно больше амплитуды колебаний подвижной системы го­
ловки во избежание возникновения сильных нелинейных искаже­
ний из-за несим·.метричности деформации объема воздуха в ка•мере.
Однако слишко:v~ большая высота предрупорной ка VIepы ухудшает
воспроизведение высоких частот.

Иногда, чтобы уменьшить габаритные размеры АС, применя­
ют

свернутые

рупоры,

различные

конструкции

которых

по·казаны

на ри~. 73. Свернутые рупоры рассчитывают практически так же,
как и обычные. При расчете профиля необходимо следить за тем,
чтобы в местах перехода (сгиба колен) не было резких измененi.:Ii'I
сечений, вызывающих нерегулярности в частотной характеристике.

а)
РИС.

73.

8}

Конструкции свернутых рупоров

Ранее

описывалось

()Тмечалось, что

такие

устройстшо
головки

электростатической

используют

головки

преимущественно

и

толь­

ко как высокочастотные из-за целого ряда сложностей, возникаю­
щих

при

конструировании

нлзкочастотных

электростатических

го-

дбr-.,-,---~~--,-..---,--,--.--~-,--,--~

20

~г.=:~~!tf'!"~-.j/~~~~...,.......,..j

5
10
5

t-=~..,...-~-!--~~---~~:..:;_~

t-;:+-;o-,,-,-:--f,-~-,~,---,,--.,....,....,,__~,-,--.-:
нt--:-t-t-----т--t-t-м!------,r---!-'"*'-'c-r-1--1-~

l1
11
1
1 '111
1 1
О ZO50 !UU 200 lf!D 5!JIJ !l!U!l Zll/JU l,(JDD /IJUUD Щ

РИС. 74. Изображение широкополосной
электростатической акустической системы ГСШ-1

68

РИС. 75. Частотная
ГСШ-1

характеристика

Jiовок. Здесь описывается конструкция и устройство первой отече­

.СТlвенной широкополосной головки
(рис.

74)

(системы)

ГСШ-1. Устройство

выполнено в ·виде плоской конструкции и состоит из ше­

-сти односекционных низкочастотных панелей (1-3, 7-9) и одной
трехсекционной - средних и высоких частот, причем секции 4, [j
воспроизводят только средние частоты, а секция 5- средние и
высокие. Чу.вств~ительность системы зависит от площади поверх.­
ноет.и головки и от п.1оща;:щ отверстий в электродах. Зазор ме;v~­
брана-электрод на низ·кочастотн:Ых панелях достигает 2 мм. Для
мембраны .применяется

алю:\1инированная

пленка

из

полиэтилен­

терефталата толщиной 6 мкм. Панели излучателей монтируются
на· деревЯ'нную раму, в Н'ижней части которой )'!Станавливаются
эле).,1енты блока питания.

На рис.

75

предста·в"1ена частотная характеристика этой элекr­

.ростатической систе:v~ы. Ее основные технические параме11ры сле­
дующие:

Мощность

·.

Номинальное

•
электрическое

сопротивление

•
на

20

1000 Гц
.
Номинальный диапазон частот .
.
Среднее стандартное звуковое давление
Неравномер-ность частотной характеристики
.
Суммарный коэффициент
гармоник
искажений
Габаритные разrмеры

Вт

частоте

8 Ом
40 Гц - 30
0,25 Па
8 дБ
1%

кГц

87Х69Х60 см 3

.

Принцип использования электромеханической обратной связ.tf
{Э1'10С) для улучшения частотных хара.ктериегик АС известен
да·вно. Однако .так же, как и к АС ПИ, практический интерес к
этим системам пробуди.лея всего несколько лет назад

(конструк­

ции фир-м Phili·ps, M·atsushita, Голландия, Япония).
В АС с ЭL.rv\.OC используется отрицательная обратная связь о;
колебаний ·подвижной еисте:м:ы голов.кн, ускорение которой про­
порционально звуково.му давлению системы. При этом э. д. с, со­
здаваемая за счет колебаний подвижной системы (рис. 76), по­
дается на вход усилителя в противофазе со входным напряжением.
С помощью ЭМОС воз.можно решить две задачи: расширить вос­
производимый

диапазон частот в более низкочастотную обJ;асть
и уменьш:ить коэффициеят гармоник в области низких частот.
На рис. 77 приведены типичные частотные характеристикv АС

без Э~\1.ОС (1) и с Э.7V10С (2). Как видно, частотная харакrери­
стика АС расширяется ~ сторону более низких чвстот (в данно.м
при~1ере со 100 до 32 Гц). Однако введение ЭМОС понижаеr уро­
вень звукового з.ав1ения

(в данном 1при:мере на

10

дБ). Поэтому,

чтобы получить прежний уровень звукового давления, необходиыо
уве.1ичить мощность оконечного усилителя.

На практике применяют комбинированную ЭМОС по колеба­
тельной

скорости

и

колебательному ускорению,

которая

может

быть получена двумя способами. Первый опособ прост и не тре­
бует каких- тибо изменений в конструкции голонки. Сигна.1 для
получения ЭМОС снимается непосредственно •СО з·вуковой катуш­
ки головки. Для выделения этого сигнала применяются мостовые

69

схемы. На выходе моста создается напряжение, пропорционалL­
ное скоро·сти подвижной системы головки, которое затем диффе­
ренцируется, чтобы получить сигнал, пропорциональный усжоре­
нию и оба напряжения подаю1'ся на вход усилителя. Недостато~

эта.го способа -трудность балансировки моста в достаточно ши­
роком диапазоне частот.

дб !'

f

о t---=--+-+---J~~~~~.+--{

Головка

-то t------r-,....~-;----r-.N

z

-20

-Joi--..~-+--+---4---1----+--l

11,спь ВМОС

РИС. 76.
эмос

Схема

Датчшr

10

8МОС

20 fO 50

!OU 2DD

fo

500 !Шl!!

f,

Ги,

РИС. 77. Частотные характеристи­
ки АС с ЭМОС

выполнения

Другой способ требует применения дополнительного дагшка
измерителя
у~скорения - акселерометра.
Обычно
акселерометр
представляет собой пьезокерамический диск диаметром 8-12 M\i
и толщиной 0,5-1,0 мм. Обе его поверхности металлизированы и
каждая имеет отвод. На наружную поверхность прикреплен (на­
клеен) грузи"К ма1ссой в несколь'Ко граммов. Датчик закрывается
защитным кожухом. С помощью датчика снимается сигнал, nрJ­
порциональный ускорению подвижной системы головки, т. е. про­

порциональный звуковому давлению. Этот сигнал
ции

подается

после коррек­

на вход у·силителя.

Такой способ получения ЭМОС более сложен, но способен обес­
печить достаточное высокие технические характеристики АС. При­
мером АС с ЭМОС является электрофон 22RH 532 фирмы Philip;:,"
в низкочастотной головке которого применена ЭМОС. Резонанс­
ная частота низ-кочастотной головки без ЭМОС равна 80 Гц. Об·ь­
ем закрытого оформления составляет 15 л. Ча 1стотная характери­
стика этой АС имеет неравномерность 5 дБ и простирается uт
30 Гц.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ

КОРПУСОВ

АКУСТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

д~1я получения требуемых результатов от акусти~ческих систем
необходимо не только правильно рассчитать их, но и тщательно
изготовить. Здесь даются реком:ендации, которые поз-волят избе­
жать наиболее часто встречающихся ошибок
В любом акустическом оформлении прежде всего следует из­
бегат• каких-либо щелей или отверстий (за ис·ключением щелс"й

70

или отверстий ~ задней стенке у открытого оформления). Особен­
но апасны они на передней панели, поскольку в этом случае име­
ет место акустическое «короткое замыкание» и оформление прак­

·тически не работает, что прщюдит к резкому ухудшению воспро­
из-ведения низких частот. Поэтому, в частности, рекомендуется ус­
танавливать

головки

на

передней

панели

с уплотнением

в

виде

hольце•вой прокладки из микропористой ·или губчатой рези.ны, ре­
зиновой трубки, пенопласта ПХВЭ и т. д. Этим дост.игается и
другая

цель

-

снижение уровня

вибраций панели

при

рабо·rе го­

ловки. Уплотнением могут служить и картонные дужки (сектора)
у головок малых мощностей, которые расположены на диффузо­
.родержателе. Но тогда необходимо уплотнять щели между НИ:\НI.
Головки обычно крепят. к оформлению с помощью винтов, шу­
ру;пов или специальных шпилек. Необходимо следить, чтобы ~о­
..ловки

притягивались

к корпусу не очень сильно,

так

как э10

мо­

жет покоробить диффузородержатель и тем самым вызвать перекос
подвижной системы. Задняя сторона диффузора головки не· дол­
жна быть закрыта деталями ('при конструировании открытого аку­
стического оформления магнитофонов, радиоприемников и т. д.).
Можно рекомендовать, чтобы детали АС не занимали боле~ 2530 % внутреннего объема офор:мления. Несоблюдение этого требо­
вания

приводит

к

снижению

звукового

давления,

раз:виваемоrо

АС. Материал оформления должен обеспечивать жестко·сть

сте­

нок. особенно передней. Наиболее подходящи~ материалом явля­
ются деревянные доски, фанера, древесноволокнистые и древес­
ностружечные плиты. Пр-и этом, чем больше размер
кoprryca,

-больше мощность головк:И, тем более толстый материал оформ.ае­
ния должен быть применен. Так, для высококачественных АС объ­
.емом 50-100 л следует делать .стенки толщиной не менее 20 мм,
особенно переднюю панель оформления, к которой крепятся го~
JIOBKИ.

Акустическое оформление рассчитывают, исходя из габарит­
ных размеров низкоча·стотных или широкополосных толовок. Вы­
.сокочастотные и среднечастотные головки могут быть
помеще­
ны в общее акустическое оформление с ·низкочастотным.и, но от­
делены от них акустически (выделень'I в отдельный отсек или за­
крыты сзади специальными колпаками). Диаметр отверстия для
головки: должен быть равен полному диаметру диффузора, вклю­
чая и гофр, чтобы исключить возможность ка·сания гофра стенок
оформления при колебаниях подвижной системы головки. Диффу­
зор головки необходимо зашитить от возможного внешнего меха­
нического повреждения, прикрыв
отверстие
под
декоративн"'й
тканью металлической или пластмассовой сеткой со стороной ячей­
ки 5-8 мм. Облицовочные и декоративные элементы часто оказы­
вают

отрицательное

влияние

на

частотную

характеристику

голов­

ки. Плотная ткань уху.J.шает звуковоспроизве.J.ение в области сред­

них и высоких частот. Значительное влияние '1:ожет оказать декб­
ративный материал" закрывающий отв:ерстие фазоинвертора. Тад­
стые решетки

и

жалюзи могут иногда

вызывать

резонансные яв-

71

ления,

и

в частотной характер 1истике го.повки появятся

дополни­

тельные ~пики и провалы.

Как уже отмечалось, среднечастотная и высокочастоная голов­
ки при установке в общем оформлении с низкочастотным должны
быть закрыты сзади кожухом из фанеры, пластмассы ил~и метал­
ла. Такой кожух устраняет воздействие на высокоча·стотную го­
ловку излучения задней стороны диффузора низ·кочастотной го­
ловки. Кожух должен плотно прилегать к панели. Щели в са~1ом
кожухе и между .ни·ми .и панелью недопустимы. Jvloжнo для заде.1ки щелей проложить .полосы пористой резины и:ш поро.1она. При
изготовлении АС с ФИ, кроме того, необходимо контролировать."
чтобы труба фазоинвертора плотно входила в переднюю панель
оформления, а имеющиеся щели были заделаны;
П-ри саУ-rостоятелнном изготовлении корпуса оформления труд.­
ноет.и выполнения чистого шипового соединения панелей, особен­
но из древесностружечного м~териала, :r.шжно обойти, связывая
эле\1енты оформления при ·помощи деревянных брусков или ме­
т2ллических уголков (рис. 78). Уголки предварительно при!\:л~и­
вают к -стенка·м оформления.

РИС.

78.

Способы соединений стенок корпусов АС

Самой трудной и ответственной является отде.1ка в.нешних по­
верхностей оформления.
Наиболее красиво
фанерование этих
поверхностей ценными породами дерева с последующей полиров­

кой поверхностей. Однако такая работа требует высокой квали­
фикации. Поэтому для у~прощения рекомендуется использовзть
фанерованные древесно.волокнистые плиты. П•роще же всего по­
крыть поверхности оформления самоклеящейся пленкой с рисун­
ком деР'ева ценных поро.J:.

Акустическое оформ:ление должно быть изго-говлено так. чтобы
оно

по возможности

не

зибрировало

при

работе

головки.

При

чрезмерной вибрации кор•пуса снижается звуковое давление от си­
стем:ы и у.величивается суммарный коэффициент гармоник в обла­

сти низких частот. Кроме того, вибрации порождают .призвуки, ис­
кажающие основной сигнал. Для борьбы с вибрациями рекомен­
дуется

уста1Навливать

низ-кочастотную

головку

на

мягкую

коль­

цевую прокладку. Это поз·воляет снизить уровень вибраwии кор­
пуса в области низких частот на 15-20 дБ. Однако при этом не-

72

обх0:димо ·следить, чтобы крепящие болты не соприкасались непо­
средственно 1с д'Иффу;зородержателем. Для этого под головки бол­
тов и гайки нужно под.пожить шайбы из мягкой рез1ины.

Одним: из основных опособов борьбы с JВИбрацией корпусов яв­
ляется увеличение толщины их стенок. Наибольшая раз~ица в
уровнях вибрации ·наблюдается пр1и изменении толЩины стенок от
4 до 8 мм. Средний уровень ускорений на низких частотах при
этом уменьшается на 40-45 дБ, а при увеличении же толщины
-стенок от 14 до 20 мм уменьшение составляет 5 дБ. Таким об­
р.азом, существует такая предельная толщина стенок, при которой

дальнейшее их у.вел1ичение практически не влияет на характер ':iа­

стотной характеристики. Однако эта толщина непостоянна и за­
висит от размеров оформления и мощности головки. Отметим так­
же,

что

изменение

толщины

стенок

существенно

сказы1Вается

на

значениях вйбраций в частотном диапазоне до 1000 Гц. На болс2

высоких частотах амплитуды вибраций стенок незначительны. Уве­
личение толщины стенок оказывает наибольшее влияние на виб­
рации верхней и задней стенок.

Другой ~способ борьбы re нибрациями заключается в нанесении
вибропоглощающих покрытий на внутреннюю поверхность кор­
пусов оформлений. На низких частотах при ·нанесении покрытия
нс только увеличивается на 5-10 дБ уровень Зtвукового дав.·1с­
ния, но и частотная характеристика становится более равномер­
ной. В качестве так~их вибропоглощающих покрытий применяют,
например, ~1астику В:'\11, пластмассу «Агат» и т. д.
В акустических системах часто заполняют внутренний объем
звукопоглощающим материалом. Этот материал обязательно дол­
жен быть пористым. В этом качестве чаще всего применяют х.,~оп­
чатобумажную,

минеральную,

стеклянную,

ка1проновую

вату,

по­

ролон. войлок и т. д. Толщина звукопоглощающего покрытия, на­
пример, из .ваты долж'На быть не менее 20-30 мм. Чтобы нанести
на внутренние поверхности панели звукопоглощающий материал,
из него делают маты. На куске марли раскладывают вату ровным
слоем,

на~крывают

другим

куском

марли

и

равномерно

простеги­

ва~qт суровой ниткой. Маты крепят к внутренним поверхностSI:м
офор:'.tления гвоздями или шурупами. Если нет возможности вне­
сти

:\шого

з.вукопоглощающего

материала,

то

им

пюю стенку и углы ящиков. П·ри достаточном
пог1ощающего

материала

его

наносят

на

все

поК1рывают

за;:r.­

количес11ве звуко­
внутренние

поверх­

ности, за иск~1ючение.\-1 панелей с го.1овками. Для предохранения
от попадания

звукопоглощающего .материала

на головку рекомен­

д) ется одевать специа -::~ьный мешочек из акустически прозрачной
ткани, напри:viер бязи.
Удобно применять в качестве звукопоглощающего материала
поролон (·пенополиуретан) толщиной 20-50 ~м. Отметим, что ес­

ли укреплять звукопог~1ощаюший материал на расстоянии

20-50 мм

от внутренних поверхностей оформления, звукопоглощение на низ~

ких частотах увеличивается Хорошие результаты дает подвеши­
аание звукопоглотите.пя в виде валика поперек ящика. Размещать

73

а:вукопоглощающий материал в корпусе фазоинвертора,
вблизи
внутреннего отверстия фазоинвертора, нужно с осторожностью~
так как чрез.мерно сильное демпфирование может привести к пре­
кращению действия фазоинвертора. Размещение же этих материа­
лов в отверстии и.пи трубе фазоинвертора недопустимо. Вообще·
же количество звукопоглощающего материала должно быть та­
ким, чтобы не превышался К'ритерий допустимости активных аку­
стических потерь в оформлении и заполнении.
Что касается значений общих активных потерь в акустиче­
с~ой системе, включающих в себя активные потери в головке, кор­
пусе, материале заполненияt трубе фазоинвертора, то они могут
быть найдены по зависимости модуля полного электрического со­

противления от частоты

(Z-хара·ктеристики)

головки без оформ­

ления и, ·последовательно, головки в закрытом офоР'млении без
заполнения, с заполнением и в фазоинверторном оформлении то­
го же объема и с той же головкой.
Значение активных акустических потерь Гпот находится из вы­

ражения Гпот= w01m/Q =s/ (ы 0 Q). Однако практически ищут зна·
чение Гпот/m = ыо/Q или Гпот/s = 1/ (ыоQ) t поскольку нахождение
точных з-начений

т и

s -довольно

сложная задача,

а

нахожде­

ние значений ы 0 и Q незатруднительно (по Z-ха·рактеристикам).
Методика ·измерения этих величин приведена далее.
Значения потерь для различных случаев соответс'ffiенно рав­
ны:

для головки без оформления: акустические·потери ro/mo=roo/Qм,
полные потери (ro+rвн)lmo=ыo/Q;
для головки в закрьггом оформлении: без з.апо.пнения (rо+rвн+
+roФ)fmo = ы 01 /Qо1,
1с
заполнением
(rо+rвн+rоФ+Гзап)/то =

={1),01 /Q' 01 ·
Здесь w'01 , Q'01 -

резонансная

ча·стота

и добротность головки

в закрытом оформлении с за.по.пнением.

Для фазоинверторных систем (ro+rвн+roФ+rтp)/s= 1/(ыФQФ).
Одна·ко

целесообразно

находить

не

абсолютное

значение

ак­

тинных потерьt а их отношение к потерям в головке. В таком ви­
де и

представлены критерии допустимости

потерь,

например

в за­

крытом и фазоин.верторном оформ.пениях. Значения их приведены
в

соответствующих главах.

Для закрытото оформления допустимое значение активных аку­

стических потерь определяется из выражения (39), для случая АС
с ФИ это значение определяется как (rвн+rо)/(rоФ+rзап....:....rтр) > 10
где Гтр - а·ктивные акустические потери в трубе и.пи отверстии фа­
зоинвертор а.

КОНСТРУКЦИЯ

АКУСТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

ЗАДАННОЙ

НАПРАВЛЕННОСТИ

Очень важно обеспечить
необходимую
направленность АС.
Действительно, предположим, что система имеет, как это часто
бывает, тупую характеристику направленности на низких часто­
тах и острую - на высоких. Тогда даже при весьма равномерной
ча·стотной характеристике на оси мы по"11учим под некоторым уг­

лом к ней частотную характеристику с большим спадом в сторо­
ну высоких частот. Разумеется, что получить удовлетворите..т~ьное
звучание от та.кой

системы для всех направлений, кроме осевого,

невозможно. Поэтому на практике применяют разные способы рас­
ширения характеристик направленности на высших ча,стотах. Про­
стейший из них-·применение малых по сравнению с длиной вол­
ны излучаемого звука головок.
Так, если головка
работает в
поршневом диапазоне,

ее

направленность

изменяется

незначитель­

но. В некоторых зарубежных моделях АС для расширения харак­
теристик направленности на высоких частотах одиночных боль­
ших головок .применяют рассеиватели (рис. 79) или .головки с сек­
торными рупорами (рис. 80). Однако среднечастотные и тем более
sысокочастотные одиночные головки

являются

слишком маломощ­

ными, и для того чтобы подводить ·к ним большую мощность
средних

и

оловок,

высоких

частотах,

соединенных

приходится

электрически

применять

по

последовательно

на

нескольку

или

парал­

лельно.

lfшpф!JJOfJ

РИС.

79.

головки

с

?пссеиffитель

Конструкция высокочастотной

РИС.

рассеивателем

головка

80.
с

Высокочастотная
секторным

рупо­

ром

Такая группа головок будет обладать, как МьI увиди-:м дальше, до­
gо~1ьно острой на.прав.1енностью. Чтобы она не слишком сильно влия­
iJа на качество звучания, иногда располагают головки группа·.ми, вер­

тикально одна над другой. При этом обостряется направленность
только в вертикальной лласкости, что не причиняет большого вре­
да, если ось группы располагают на высоте ушей слушателей. На­
правленность же в горизонтальной плоскости при этом не отли"
чается от на;прав.пенности одиночной головки. Но такое распо­
ложение не всегда удобно конструктивно, так как при этом «раз"
дувается» высота системы. Направленность группы излучателей

75

может быть определена исходя из основной теоремы направлен­
насти,

гла'сящеи,

ведению из

что

на1 правленность гру~ппы Rг

направленности,

Ro(8) на UНаiпра;вленность
ставленнои

из

точечных,

входящей

R1 (8)
т.

е.

в

нее

(8)

равна

одиночной

произ­

головки

рассматриваемой группы, но со­

нена1прав.пенных

излучателей.

Так,.

для линейной гру.плы, т. е. состав.пенной из нена1пра1в.пенных из­
лучателей, .расположенных по прямой линии

sin (

R1 (8) =

л

:d 8)
sin

п sin ( ллd

,

sin в)

где

8 -угол между -перпендикуляром к линии излучателей и на ...
правлением на точку наблюдения, п - число головок, d- рассто­
яние между соседними излучателями, 'А - длина волны излучае­
мого

звука.

Как видно, на1 правленность группы ча,стотно-зависима, не гово­
ря

уже

о

том,

что

зависит

также

от

частоты

и

направленность

составляющих ее головок. Это при·водит ·к обо·стрению на,правлен­
ности с повышением частоты.
Для борьбы с эти.м
применяют
включение голово·к .гру~ппы через электрические фильтры

(см. да­

лее), рассчитанные та.к, что по мере повышения частоты одни за
другими

отключаются крайние головки группы, чтобы сохранить
примерно постоянным отношение nd/'A.

Ча1 сто

для

расширения

характеристики

на1прав~1Jенности

рас­

полагают головrки в горизонтальной. плоскости по дуге крута. На
рис. 81 изображены получающиеся при это\1 характеристи~ки на­
пра·вленности :при угловом
размере
дуги 60°
(рис. 81,а), 90с
(рис. 81,6). Цифры над каждой характеристикой обозначают от­
ношение диаметра группы •К д.пине волны излу~чаемого зву;ка. Эти
хара-ктеристики вычислены по довольно громоздкой формуле

R1 =

l/{kimcos[лD

1

2т+ 1

е -угол

+~

[л
}2 .
~-ksin тcos(8+ka)
{k=+m
D

~+
где

Л

k=-m

2

cos(B+ka)]}

между

радиусом

]

группы,

проведенным

через

точку

си~1метрии дуги и направлением на точку наблю.J.ения, 2тт 1 число головок, предполагаемое нечетным, D-диаметр группы
{%-

центра~1ьный у~гол между соседни:ми гоi1овка\1и.

Это

выражение

выведено

для

группы,

u

соста.в.аеннои

из

нена­

прnвленных головок. Так же, как и для линейной группы лредот­
вратить

но

с

обострение напра•вле~нности

при

помощью электрических фильтров,

повышении частоты мож­

отключающих

одни

за

другими крайние головки группы.

Каждым из описанных ~способов можно добиться существенно­

го расширения хара;ктеристиrк на.прав"1енности.

76

Однако

:малона 0

nравленные

акустические

системы,

преднаэна~ченные

для

воопр(J\­

изведения стереофонических программ, обеспечивают удовлетво­
рителнное ·вое.произведение их лишь на сравнителъно небольшой
.площади (см. рис. 82), примыкающей к перпендИJкуляру, восста­
новленному к середине базы - линии, соединяющей центры си-

d/Л=!,О

ti/'A=!l,5

lO

!.ll

d/Л.=4;0

~/Л=/б,0
!.О

!,О

30

J[i

30

ti/л=o,25

ti/?w=f,O

!,О

l/l

d

d/Л=Z,0

а/Л=8,О

Л=4,О

f,U

ff}
РИС.

81.

Характеристики направленности головок при разных угдовых размерах

дуги

стем стереофонической пары. А если у~есть, что наилучшее впе­
чатление у слушателей

получается

при

нахождении

на

рас.стоя­

нии от базы, примеР'но равном ее длинеt то ясно, что площадь
удовлетворительного

восприятия

стереофонического

эффекта

мо-

77

lfx, ,//S/мо

"""1

00

8

41

РИ<....

82.

ких

1

--{} L-ь--т.г-тsх
!,О

fl,5

i'
принтнн

"'"

Зона с1ерсофо11ическоrо вос­
11е11апраnJ1ешшх

РИС.

83.

!,5

х

РИС.

Зависимость kж от х

84.

разности

акустичес­

Образование разности уровней и
времени

систем

90°

о

1

у;

РИС.

85.

'fl=Oo

:(JU

О11тимаJ1ыше формы харак­

теристик напранш111юс·111 АС при рас­
стоянии до слу1ш1·1е.тн1 2 м и длине
базµ~ от 1,8 до 2,8 м

РИС.

86.

теристик

АС

для

разных расстояний до слушателя при

базе длиной

1,8

м

1

)

1

1

'<::3

1

0

д5

Оптимальные формы харак­

направленности

.--с-

-25-20-15-10 -S Q +S
РИС.
та

Зависимость

87.

использованшт

шивания

от

говорителей

коэффициен·

площади

направленности

для

разных

сечения акустических осей

прослу.

громко•

уrл(ш

пере•

жет с.одержать в себе лишь очень небольшое число слушательских
мест. Со·ветскими изобретателями А. В. Борисенко, Ю. А. Ковал­
гиным, А. П. Коротченко и Ю. П. Берендюковым предложен ин"
терееный

способ

расширения

площади,

на

которой

может

на . .

блюдатьсн стереофонический эффект*. Его психоакустической ос ...
новой является тот факт, что на.правление на кажущийся при сте­

реофоническом

вое.произведении

разности уровней

источник

звукового давления ЛL,

звука

зависит

как

от

пришедших от стерео~

фонической пары акустических систем к ушам слушателей, так и
разности времен прихода звука Лт. При этом ЛL и Лт могут ком­

пенсировать друг друга, т. е. являться эквивалентными. Так, если
кажущийся источник з·вука подбором какого-то значения ЛL вы­
веден из срединной точки базы, то при подборе какого-то зна­
чения. Лт этот источни!к может быть возвращен в первоначальную
точку. Количественно взаимная компенсация ЛL и Лт может быть
выражена через коэффициент эквивалентности: kх=ЛL/ЛтR. Ин­
декс х обозначает, что значения kx зависят от бокового смещения
х от оси базы, параллельно ей. Зависимость kx от х представлена
на рис. 83.
Каждая точка слушания характеризуется значением Лт, раз­
ностью расстояний 11 и 12 до акустических систем стереофониче­
ской пары и значением ЛL, определяемым той же разностью рас­
стояний и формой характеристики направленности АС. и углом
разворота ер их осей (рис. 8.4). Очевидно, что, подбирая форму
характеристики на·правленности и угол разворота осей, можно до­
биться для каждой точки слушания сохранения с..:rереофоническоr:о
эффекта. Количественно условие этого сохранения
выражае~ся
уравнением

kxЛ't+ЛL+ЛLR =О.
Здесь ЛL

-

расстояний

(51)

разность уровней з-вукового давления из-за разности

11

и 12 до акустических систем, а

ЛLR =

R (01)-R (82),

разность уровней за счет того,. что звук от пары акустических си"
стем, приходящий в точку слушанияt излучается под разными

yr·

лами к оси каждой АС. Отсюда

R(01 )-R(8 2)= 11 - 12
с

10 8 kx+201g_ь_.
~

(52)

Это соотношение хорошо выполняется для всех положений слуша­
теля, не слишком близких к базе.

Отметим, что соб"1юдение условий

(51)

и

(52)

не обязательно

во всем частотном диапазоне. Достаточно их ~соблюдение в диа­
пазоне от 300-600 Гц до 3000-5000 Гцt определяющим стерео"
фонический эффект.

* Дальнейшее изложение настоящей главы дается в соответствии с реко­
мендациями. изложенными более подробно в книге: Л. М. Кононович и Ю. А. Ко­
валгин. Стереофоническое .воспроизведение звука. -М. Радио и связь, 1981.
79

Расчет ,по !Выражению

(52)

показыва~т. ·что оно удо~летnоря­

ется не одной формой ха·рактеристики направленности,

а множе­

ством Э'ГИХ форм. На рис. 85 пре.J,ставлены опти.ма.льные формы
характеристики направленности, правой (сплошная линия) и ле­
вой (1пунктир·ная) АС, ·раоположенных на базах ра1 вной длины (от
1,8 до 2,8 м) при расстоянии слушателей от базы 2 м, а на
рис. 86 - оптимальные формы характеристик направленности для
разных ра.сс'Гояний слушателей от базы 1,8 м.
Для расширения площади восприятия сrереофонического эф­
фекта можно 1 применять и АС, не направленные в горизонтальной
1Плоско.сти, но на1пра:вленные в ·вертикальной, с расположением их
выше или ниже ушей слушателей. Использование площади 1про­
слушивания показано на рис. 87.
Реализация требуемых характеристик направленности может
быть

осуществлена

только

за

-счет

использования

специальных

11шнструиро·вания

1Принци:пов
АС или, точнее, их среднечастотных
з·веньев. Наиболее у1потребительными конструкциями в настоящее
время яв~1яются линейные группы (где це.нтры головок .расположе­
ны по пря-мой) и акустические линзы. Для примера приведем дан­

ные линейной груП'пЫ, составленной из головок диаметром О, 1 м.
Таблица

3
Размер базы, м
Параметр

2,4

1. 8
1

Направленность,
уровня

определяемая

з.о

как спад

на

дБ
:под

1

углом,

о

6
40

8
50

10
60

-

6

-

Необходимое число голо1юк в группе для
достижения требуемой направленности:

в полосе

350-700

в полосе

1ООО

в полосе

1000-2000

Гц

Гц

4
Гц

1-2

Как ви.J.но, по мере повышения частоты чиси10 головок долж­
но

}'1\fеньшатьсяt

что

можно ·выполнить путе::\-1

отIL1ючения

краii­

'ЧИХ головок с помощью э 1ектрических фильтров (что, вообще
гово·ря, не очень :практично). В приведенном примере конструк­
тивная длина группы составит бХО,1 =0,6 м. Однако эта длина
может быть уменьшена, как и для групп другой длины, ,в поло­

;зинуt если группа будет вп.1отную прижата к стене. Такой же р-е­
зу. .1ьтат получается для групп, направленных в вертикальной n.по­
скости, при их установке на полу.

80

Пример.ом устройства

ция, показанная на рис.
точно жестких

акустической линзы является

конструк­

Она представляет собой набор доста­

88.

параллельных

металлических

пластинt

располагае­

мых .под некоторым углом к стереофони1ческой базе. Для направ­
ленияt

со.впад.ающего

существенного

с

плоекостью

в.1ияния,

но

пластинt

линза

не

оказывает

для

других направлений, как это уже
разности

~

ф аз колебаний от выходов линзы

пояснялось ранее, из-за

~
<:::)'

до точки наб.УJюдения направ.УJен-

ность обостряется.
пример,

для

Поэтому,

получения

результа­

товt приведенных в табл.
использовании
в

указанных

линзы

там

на­
при

3,

достаточно

полосах

иметь

число головок соответственно 3,3
и 2 и наклон пластин линзы от

(для базы }9 8 м) до 30° (для
базы 3 м). При таком небольшом

40°

числе

головок

электрическое

от­

ключение одной или двух из ни.х.
можно осуществлять с
шунтирующего
ловки

В

помощью

отключаемые

88.

Устройство

акустической

линзы

конденсатора.

заключение

отметим,

аналогии с оптическими
·ние

РИС.

го-

света

получается

за

что

термин

линзами,
1

счет

где

того,

«линза»

применяетrся

концентрация

что

лучи

или

проходят

по

рассеива­
в

различ­

ных точках ли:нзы разные пути благодаря чему изменяет.ся фаза

световых колебаний для ·каждого из лучей.

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ

В
дить

многО1полосных АС го.1овки,
раз.ные

части

частотного

предназначенные

диапазонаt

воспроизво­

включаются

через

так

называемые разделительные фильтры. Их назначение заключает­
ся в том, чтобы про.пускать -к каждой головке напряжение только

нуж-ных частот. Эти фи.1ьтры различают по крутизне спа.J,а за
пределами высшей или низшей граничной частоты. Обычно при­
\1еняют фильтры с крутизной спа.J.а 6, 12 или 18 дБ на октаву.
По схеме их разделяют на фильтры для .J.Вул.по.1осных и трехпо­
лоеных АС. Исходными данными для расчета яв"1яют:-ся частота
раздела и сопротивление головки в рабочей полосе фильтра.
На рис. 89,а, б, в приведены схемы фильтров с крутизной апада
соответственно 6, 12 и 18 ..::~:Б/октава. В верхней части каждого из
рисунков приводится схема фильтра для двухполосной АС, а в
нижней

-

для трех~полосной. На

каждом рисунке приведена так-

81

же формула для определения элементов этих. фильтров. Емкости)
индуктивности и сопротивления соответственно даны в фарадах,
генри и омах. Конденсаторы фильтров выбирают из номенклату­
ры выпускаемых промышленностью изделий. Больше всего под­
ходят для разделительных фильтров конденсаторы типа МБГО"
параметры которых .приведены в приложении 6.

lт=Л/Zff:лfp

lr
Jl/

ff

вq

i=!f/Zzfp

1.2=Л/./2:жfр

Cт=t/../iztpл

Ст

С= 1/27tf,,Л

С2 =1/zli'лfp ff

{в- Л/27tlr"" t/2ХЛСr
fн =R/Z7tlz =1/27tЛCz

Ст

а)

О}

l1=JR/4:Zfp; lz=R/4zfp; L3=Jlr/8Jtj[,
tj•Z/JкJP!f;

РИС.

89.

Cz=-f/Zf, {(; CJ-t/J:Jf/pff
D)

Схемы разделительных фильтров

Что касается катушек индуктивности, то их изготавливают пу"
тем намотки без железного сердечника во избежание искажений,
обусловленных перемагничиванием. Практически оптимальная в
смысле

ному

максимума

отношения индукти·вности

сопротивлению

конструкция

катушки

получае11ся,

когда

к

ее

актив"

внутренний

диаметр цилиндричес-кой обмотки вдвое больше ее высоты h, а
внешний диаметр в 4 раза больше h и в 2 раза больше внутрен·

него диаметра. При этих условиях значение h= VLТJ[/0,866 \.!М
(L, мкГн, R, Ом), дли·на провода l= 187,3 VLh, число витков N=
= 19,88 VL/h, диаметр провода (без изоляции) d=0,84-h/VN мм,
масса провода m= (h3 /21,4) · 103 кг.
Пример. Определить данные катушки индуктивностью 3,37 мГн
разделительного фильтра, нагруженного головкой сопротивлением
15 Ом. Активное сопротивление рассчитываемой катушки выби­
раем равным 5
от сопротивления го.повки. Это соотношение

%

82

можно считать вполне приемлемым. Тогда

R=0 905-15=0975 Ом,
откуда L/R=3,37 -10 /0,75=4500. Высота обмотwи h= V 4500/0,866=
=2495 мм, длина провода l= 187,3 V 3,37 -103 -24,5=5,35-104 мм=
=53,5 м, число витков N=l9,88V3,37·103 /24,5=233 витка, диа­
метр провода d=0,84-24 95/V233=1,35 ММ 9 масса провода m=
= (24 953 /21,4) · 103 =0,69 ·КГ.
3

Естественно, полученные числа должны быть округ.пены, и в

пер-вую

очередь

диаметр

провода,

до

б.пижайшего

стандартизо­

ванного диаметра. Окончательно индуктивности Подгоняют путем
измерения

на

мостике,

отматывая

по

неско.пьку витков

намотанной с некоторым превышением

обмотки,

числа виТ~ков .сравнитель­

но с рассчитанным. Катушки можно наматывать на пластмассо­
вые, деревянные и.пи ка'Ртонные каркасы. Применяется и бескар­
касная намотка (рис. 90), для того чтобы катушка не развали­
лась,

витки

после

намотки

каждого

с.поя

промазывают

.клеем

БФ-4. Если есть возможность, то для полимеризации клея катуш­
ку запекают в термостате при температуре

1

140-160° С

в течение

ч. Если такой возмож·ности нет, то катуш·ка до"11жна быть вы­

сушена при ком:натной температуре в течение суток. Иногда про­
вод, в качестве которого предпочитают маг·

ку ПЭЛ, бывает покрыт каким-либо мас­
лом. Тогда перед намоткой или в ее про­
цессе провод нужно протереть ваткой, смо­

ченной смесью из

50 %

спирта и

50%

бен­

зина и.пи, .в крайнем случае, чистым бензи­

ном. Собранный и смонтированный фильтр,
т.

е.

его

конденсаторы

и

катушки,

разме·

щают на полочке, укрепленной внутри кор­

РИС. 90. Схема бес­
каркасной
намотки
катушки

пуса АС. Разу.меется, все электрические соединения должны быть
хорошо пропаяны во избеж·ание шорохов и тресков 9 могуших воз­
никнуть из·за плохих контактов.

ИЗМЕРЕНИЕ

ПАРАМЕТРОВ

АRУСТИЧЕСRИХ СИСТЕМ

В предыдущих разделах мы ознакомились с основными пара­

метрами, которые характеризуют работу АС. Эти параметры опре­
деляются с помощью соответствующих измерений, которые могут
быть р аз.J.е.пены на

две основные группы: электроакустические и
электрические. Пер;вые из них хотя и несут наибольшую инфор­
мацию, вместе с тем и наиболее сложны, так как для своего вы­
полнения требуют не только .сложной аппаратуры, но и .специаль­
ных условий измерений, которыми могут располагать только хо­
рошо оснашенные специализированные лабораторИИ 9 а именно 9 за­
глушенны\1и звукомерными камерами. Устройство таких камер
весьма дорогостояще, особенно если нужно измерять в них АС 9 на­
чиная с самых низких частот. В этом случае камера должна иметь

83

бо.пьшие размерыt хотя и меньшие по сравнению с длиной волны.

на этих частотахt но сравнимые с ними (даже на частоте 50 Гц
длина волны около 7 м). Стеныt потолок и пол камеры должны
быть отделаны звукопоглощающим покрытием, в качестве которого
nреимущественно

(рис.

91).

используют

клинья

из

тонкого

стекловоло.кна

И большие размеры камеры, и ее звукопоглощающая

отделка служат одной цели - исключить в камере отражения и
тем са·мым создать в ней ус.повия свободно·rо пространства. В та­

ких камерах и определяют основные параметры АС,
частотные

характеристики

как

осевые,

так

и

под

а

именно:

различными

уг-

.Jflgffonoгnomumeль

РИС.

лами

91.
к

Устройство измерительной заглушенной камеры

оси,

их

неравномерности,

(характеристичес1 кую

стандартное

чувствительность),

зву~ковое

среднее

давление

звуковое да·вле­

ние, характеристики на:правленности, не.пинейные искажения и др.

Типичная схема измерительной установки приведена на рис. 92.
Напряжение от з'Вуковото генератора 1 подается на -мощный
усилитель 2, выходное напряжение которого подводится к АС 3.
З~вуковое давление, раз·виваемое
ею,

7

воздействует на

ный микрофон
ма

J

ровную

стику,

т.

е.

4,

измеритель­

имеющий весь­

частотную

характери­

чувствительность,

ма­

ло зависящую от частоты. Выходное напряжение с микрофона по­
дается на микрофонный vсили­
те 1ь 5, к которому по.1ключено
-----.;

рис. 92 . с хема

характеристик

измерения частотных

а

u

устроиство

си

автоматическои

характеристшк

за.писи.

имеет

б

.

у

запиu

строИС'ГВО

механизмt

·протя·

гивающий бумажную ленту, и пишущее устройство (перо), переме­
щаюшееся перпендикулярно на•пра-влению ::~вижения ленты. Меха­
низм протягивания обычно жестко скреплен с валом конденса­
тора переi\1енной емкости звукового генератора,
при
вращении

84

которого и изменяется

(примерно по логарифмическому

закону}

частота генератора. Таким образом, и перемещение ленты проис­
ходит по логарифмическому закону в

соответствии с изменение.м

частоты. Переме·щение пишущего механизма (:Пера), благодаря
соответствующей схеме ми.крофонного (или вспомо~гательного) уси­
лителя, происходит пропорционально логарифму входного наnря"
жения микрофонного усилителя и тем самым логарифму звука"
вого давления, воздействующето на ~шкрофон. В результате за"
пись на бланке автоматического устройства происходит в двойном

логарифмическом масштабе как

по оси ординат

(в децибелах),

так и по оси абсцисс. Если на этом бланке записывать не только
осевые частотные характеристики головки или АС, но характе­
ристи·ки под разным:и углами (рис. 93), то это даст возможность
судить о на·правленности этой .головки или АС.

---·--о·

-L-_._- 15°
J!f
1

1

Zт

РИС.

93.

Jr

5т

бт 7т

'1

8т !lт tот

1

t2т

14т 15т

!Вт 2От

Частотные характеристики головки IОГД-20 под разными углами

Если теперь вместо пишущего устройства включить анализатор
гармоник, то

можно определить и нелинейные искажения.

Частотные характеристики
\.ЮЖНО

опре.J,е.пять

не

толнко

и
на

характеристики
чи·стых

тонах,

т.

напра·вленности
е.

на

синусои.:

.:r.альных сигналах, но и на по.11осах шу\1а. Наиболее распростра"
ненными в настоящее время шумовыми

сигналами для измерений

являются 1./3 октавные полосы шума. Следует отметить, что наи"
более употребительным расстоянием от испытуемой АС до изме­
рительного

микрофона

я·вляется ра·сстояние

1

м. Одна.ко иногда

берут и другие расстояния, но результаты измерений на них при­
во.::r,ятся к 1 м. Более полно методика электроакустических изме­
рений устанавливается государственным ·стандартом
16122-78
<Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний».

85

Как указывалось, ·проведение электроакустичесюих испытаний
доступно лишь хорошо оснащенным специализированн~ым лабора­

ториям. Более досту;пны измерения электрические. Они дают воз­
можность проверить АС на отсутствие дребезжанияt определить
ее. сопротивление, резонансную частоту, добротность, эквивалент­

ный объем. Для выполнения электрических измерений необходи­
мо иметь лишь звуковой генератор, усилитель
и
электронный
вольтметр. Включая звуковой генератор на ислытуемую АС через
усилитель

АС

при

и

изменяя

непрерывно

напряжении,

частоту

подводимом

к

генератора

системе,

в

можно

диапазоне

путем

про­

слушивания установить наличие или отсутствие дребезжания у ис­

пытуемой системы. Электрическое сопротивление АС на какой-то
частоте измеряется с помощью "1:агазина сопротив~1~:"ений так. что
на

нем

подбирают

такое

сопротивление,

что

при

переключении

вольтметра с него на испытуемую

АС показания
вольтметра
не
меняются.
Выставленному при

/zl
Zo

этом
и

z1

на

магазине сопротивлению

равен

модуль

сопротивления

электрического

головки,

откры­

той, закрытой АС. Резонансная
частота АС определяется по частоте, на которой модуль электри­

/f

ческого сопротивления АС максиfт

fo fz

мален.

,Для определения эквивалент­
РИС. 94. Схема определения ~оброт- ного объема головки последова­
ности

головки

темы

и

акустическои

сис-

тельно

определяют

ее

резонанс-

f

ную частоту без оформления о и
далее резонансную частоту 0 1 этой же головкиt по:\1ещенной в за­
-крытое оформление известного объема V. Тогда эквивалентный

f

V · (f201/f 2o-l).
Например, если резонансная частота головки составляет 30 Гц, а
ари помещении ее в закрытый объем (100 л) -45 Гц, то экви­
валентный объем головки будет составлять Vэ= 100· (452/30 2-1) =

объем Vэ может быть определен по формуле Vэ=

=

125 л.

Несколько

(рис.

сложнее

определяется

добротность.

.Для этого

находим сопротивление ислытуемой головки на

94)

посто­

янно\I токе (или на весьма низ·кой частоте) 21 и на резонансной
час~оте

ния

z0•

f 1, f2,

Далее находят путем изменения частоты те ее значе-

при которых сопротив 7Iение

зt:а чение добротности будет

Q- 1~

-

~

f1fe

-v

l;- ( f~-f~) -

z2= J

Z1

Zo

<f1 -

z1zo. Тогда

искомое

f1fo
fo)(f1 +/о)·

Напри'1ерt пусть сопротивление АС на весьма низкой частоте

составляло 4 Ом, а на резонансной частоте 30 Гц-16 Ом и на

частоте 20 Гц равно
36

V 4· 16=8 Ом.

Тогда

-./Т

Q=

21.зо

6

r 15· (зо-20>-<зо + 25> =и= о,

55 .

Отметим, что такое определение резонансной частоты и доб­
ротности справедливо для гш1овок открытых и закрытых АС. Дль
!систем же с фазоинверторами и с пассивными излучателями про­

стое понятие добротности не имеет места и поэтому. его не имеет
·смысла определять. Однако по частотной характеристике модуля
uолного

электрического

сопротивл~ния

можно

судить

о

степенв~

эффективности АС с ФИ и АС с ПИ, как это указывалось в соот~
ветствующих параграфах.

ПРИЛОЖЕIПIЕ

3. МЕТОД ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ АНАЛОГllИ

Для анализа АС, кроме метода электромеханических а11аJюп1й, описанного·

§ 1,

часто используется при расчетах и метод электроакустических аналогий.

этому методу аналогом звукового давления р считают напрюкер11с
колебательной скорости
колебаний VS-ток

плотность тока

V-

а аналогом

q,

Ila

U,

аналогом

объемной

скорости

i.

Комбинации из акустических и механических систем таюке можно рассмат­
ривать с

помощью

эле1{троакустических

аналогий.

При

переходе

ских систем к акустическим все механические сопротивленш1 Zм

менить на соответствующие нм акустические

Za,

ственно на давления р и объемные скорости

V ·S= Vоб.

а силы

Покажем, ка,к это делается. С одной стороны, Zм =

F=pS";

Vоб =

V ·Sд,

где Sд

F

V

соотв<'т

С другой стороны,.

Za= F/(S2д VS2") =

Акустическое сопротивление Za=p/Vo(J. Следовательно,
2

необходимо за

н скорости

F/ V.

механиче

эффективная площадь диффузора головки.

-

=F/(VS2д) =Zм/S2д· Исходя

от

из последнего равенства,

можно

показать,

что·

2

11'lм=ttlaS д, Sм=SaS д, Гм=rаSд, где mм, Sм, Гм-соотве1·стве111ю механические
масса, упругость и сопротивление. Обычно индексы «М» опускают.

Применяя эти соотношения, можно при расчете, например, АС с ФИ или АС
с ПИ значительно упростить расчетные выражения.
акустический аналог

механоакустической

системы,

Дейс1·внтсJ1ыю,

можно 1мссчитать

АС с любым соотношением площflдей диффузора головки
вертора

или

площади

пассивного

излучателя,

и

это

испо.11ыуя
указашшЕ

и о гвсрсrия

никак

нс

усJюжнит

фа"юш1
расчс

ra

поскольку все параметры с механической стороны уже пронормнрованы относи
тельно площади диффузора головки.

UРИЛОЖЕНИЕ

4.

ВЫВОД ВЫРАЖЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА

ВЕЛИЧИНЫ k=iФ/io ИЗ
Для

(40)

нахождения величины

k

рассмотрим упрощенную схему

аналога АС с ФИ, изображенного на рис.

сопротивление подвижной системы 1·оловки
ние разветвления

Обозначим полное

50.

z

Zp, входное а1{усrическое conporиuJieниe ЛС с ФИ

«1» -

в закрытом

оформJiении-

Тогда суммарная объ~емная кол·ебательная скорость АС с

В

l i

акустичес1юе

полное акуст11чсское сопрот11в.1е­

0,

входное акустическое сопротивление головки

.

акустического

Zp

В

Zp

хФ=--;;- s// ro = s/j ro

(R
r

а о~ъемная колебательная скорость на

+ R~> (

- z.p,
z3 •

ФИ

lU

в2 z1
2

(Rr+RJSд

поверхности

головки

BIU
хо=

(R,+ R,.) (
Отсюда

[
Хф

k=-;.-=[

в•

zs

(Rr+ RI\) S~
в• 1•

. (Rг+ Rн) S~
8 2 l"

(Rг + R.J S~

+z,)

+ Z,,] Zp

+zФ]•/Jw

( 1)

91

в
Напишем развернутые выражения для всех сопротивлений, вхо.JJ;ящих
Zo

=

[

в2 z2

(Rг
В2

z.= [

+ RJ S~

В2 l

= -./ ro r

2

+ Rк) S~
В2!2
+r

( (Rr

(!)

s0

mo- - - ) ;

ro

= (r + j ro m)/[r + j (ro т s

Тогда

r

l2

z
~
s/ 1 ro
Zp

+ о] + j (

+

r+jrom
;
j (ro m- s/ro)

+ r + j (ro m
0 ),

Zф

s/ro)];

= Zo + Zp •

s 0 /ro-s/ro) r

0 -

А-=-~~...:...-----~---------------

{ ( (Rг+Rн) S~

0

(1):

)+i (ro m0-s0 /ro)+-.
s
J ro

~+i wm }
r+r (rom-s/ro)

r+Jw т
r+i(rom-s/w)

(2)
Проводим с

(2)

(3)

Учитывая, что QФ=WФmfrФ, запишем

в виде

(.3)

~)]
[ I+iQ(~-~-ro
ro
s
ro
5

0

0

k=--------=---.o.__-=-----~--_;_;~------

I+iQФ ~
ro6) -1"Q -------~-s ro
Wф
1"Q( ro
---

+

1

0

ffio

а>

So

(J)

} '

"Qф r~ - -ffiф
)
-

-т/

\

Для

дальнейших

упрощений

введеч

ffiф

(!)

обозначения:

t=ro/OJo; n=s/so;

l=roo/Wф.

Tor.J.a
. t2-n-1 )]
1 i Q(
t
(1
i t l Qф)
[
k = _ _ _ _ _ ___;::..__ __:___ _ _.:....::..._ _ _ _ _ _ _ _ _ __
1
IтiQ(t-+)- j !!:.. Q
l
j
QФ ] [t..LjQФ( t I - )] .
t
.Q
tt

+

[

+

tl
I.. !- (u--1-)
+

1

1 ф

tl

\

И окончательно

(4)

'При настройке фазоинвертора на резонансную частоту головки выражение

(4)

упрощается и принимает вид

ПРИЛОЖЕНИЕ
"ВЕЛИЧИНЫ:

5. ВЫВОД
k=iu./io (47)

ВЫРАЖЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА

Для нахождения величины

k рассмотрим упрощенную схему акустического

аналога АС с ПИ, изображенную на рис.

63.

Обозначим полное акустическое сопротивление подвижной системы головки

Zo, полное акустич·еское сопротивление разветвления
акустическое сопротивление АС с ПИ
ние АС без ПИ

(в

точке

1) -

Zp,

входное

Zп и входное акустическое сопротивле­

-

Zз.

-

Тогда суммарв:ая объемная колебательная скорость АС с ПИ
В

l i

BLU

Zp

Xп=--

Zu sнf i ro

(Rг+ Rн)

Zp

в2 t2

[
(Rг

Sн/ j

2

(J)

+ RiJ Sд

.а объемная колебательная скорость АС без ПИ

BlU
Хо=

Отсюда

Хп

k
- --Хо

Напишем
щих в (1)

теперь

[
[

развернутые

в2

z2

-t- Rн) S~
в2 z2

(R1·

(R1·

+ Rн)

-23] '•

s: о Zп] •н/i

выражения

для

всех

(1)

ro

сопротивлений,

входя­

+ r + j [rom 0 -s0 /ю];
0]

93

z3 = [ _ _В2_l_---+ r 0
2

(RF +RiJ

S~

Sн

z --р-

j ro r

r

]

+ j [ffi m - s /ro-s/w];
0

0

+ j (w m-.,./ffi)

+ j (ffi m-s/ro-s /ffi)
Zп=
+ Zp0

Zo

Тогда выражение (1)

примет вид

IJ2[2
{[

(Rr

+ Rк) S~

so
sн ]}
-+i [ romo--:---;' 8н
--r-.1 (J)

r

r

+

./ +( j (rom-s/ro)

rom-s/ffi-Sн/ro)

.}

[r

fr+jrom]

-

(2}

+ j (rom-s/ro-sн/ro)l

Для дальнейших упрощений введем следующие обозначения: i=ro/roo, n=s1<iS.
l=roo/roп, p=Sк/s, Qп=·roпm/ru=S/roпrп, rде ffiп - резонансная круговая частота

настройки пассивного излучателя,
Qп добротность пассивного
Проводя с (2) ряд несложных преобразований, получаем

излучателя.

Окончательное выражение для k может быть записано в виде

lkl

=

{

[rnt ( t2z2_1 )-(t--1t ) (t212_· р-1))]}' + _
- + [Q ( t2-;-} )+
г

I+QQII

tl

tl

QII ( /2 [2/-[ } )

IРИЛОЖЕПИЕ

6.

ПАРАМЕТРЫ RОНДЕНСАТОРОВ МБГО

(МЕТАЛЛОБУМАЖНЫЕ, ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЕ, ОДНОСЛОИЯЫЕ)
Номинальное напряжение, В
Номинальная
емкость,

300

160

мкФ

400

1

500
1

Габаритные размеры,

-

-

0.25
0,5
1,0
2,0
4,0
10,О
20,О

50X46XI6
5ОХ46Х31
50Х46Х56

30.О

П р и м е ч а н и я:
применять

•

тgлько

-

в

-

25X31Xll
25X31Xl6

25ХЗ1Х16
25Х31Х26

50X46Xl 1

50X46XI6

50Х46Х21
50Х46Х41
5ОХ46Х56

50Х46Х31
5ОХ46Х61

25Х31Х26
50Х46Х26
5ОХ46Х26
50Х46Х56

25Х31Х21

50X46Xl 1
50Х46Х21
50Х46Х41
50Х46Х76

-

-

-

-

Конденсаторы на большие номинальные напряжения имеет смысл

1.

тех

мм

25X31Xl 1

25Х31Х21

25X31Xll

25ХЗIХ16
25Х31Х21

600

1

1

случаях,

когда

нет

номиналов

конденсаторов

на

меньшие

емкости

наnряжения.

2.

Приведенные

размеры

не

учитывают

выступающие

за

них

контакты

в

.папки

креп~

аеивя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

2.
3.
4.
5.
6.

7.

Белов И. Ф., Дрызrо Е. Д., Суханов Ю. И. Сnра.воч:ник по бытовой прием­
но-усилительной аппаратуре. -М.: Сов. радио, 1980.
Болотников И. М. Громкоговорители. - М.: Искусство. 1971.
Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными час­
тотными характеристиками. - М.: Энергия, 1978. - 49 с.
Иофе В. К., Яппольский А. А. Расчетные графики и таблицы по электро­
акустике. - М.-.П.: Госэнергоиздат, 1954. -522 с.
Иофе В. К. Электроакустика. - М.: Связьиздат, 1954. - 184 с.
Иофе В. К., Корольков В. Г., Сапожков М. А. Справочник по а.кустике. М.: Связь, 1979. -312 с.
Иофе В. К., Лизунков М. В. Взаимный подбор головок громкоговорителей
и оформ.1ений для акустических систем. -Техника средств связи. Сер. ТРПА,

1979,

8.
9.

вып.

1.

с.

61-70.

Кононович Л. М., Ковалrин Ю. А. Стереофо.н.ическое воспроизведение зву­
ка. -М.: Радио и связь, 1981. - 184 с.
Лизунков М. В. О рациона,1ьном выборе пара:~.rетров фазаинверторных акус­
тически.к систем.
с. 71-82.

10.
11.
12.

13.

-

Техника

средств

связи.

Сер.

ТРПА,

вып

1,

Лизунков М. В. Методика расчета акустической системы с пассивны\r излучателем. - Техника кино и телевидения, 1981, .:Vo 12, с. 26-29.
Римс~..ий-Корсаков А. В. Э.1ектроакустика.-М.: Связь, 1978.-272 с.
Сапожков ~- А. Электvоакустика. - М.: Свqзь, 1978. - 27:! с.
Фурдуев В. В. Акустические основы вещания. - .\1.: Связьиздат, 1960. -

320 с.
14. Беранек А. Акустические измерения. - М.: ИЛ, 1952. -

15.
16.

1979,

Шифман

Д.

Х.

Громкоговорители. -М.-Л.:

Энергия,

626 с.
1965. - 248

Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. -М.: Энергия,

144

с.

с.

1976. -

ОГ.ЛАВЛЕНИЕ

Стр.
п редИСJIОВ и е

3

Механические колебательные системы и их аналогии

4

Электромеханические преобразоватеJш энергии и их виды

8

Колебания и воJшы в среде

10

Излучение звуи:а поршневым излучателем

15

Ишажения·

19

.

Основные требования и нормы

22

Г0Jюв1ш громкоговорителей

25

Открытое акустическое оформление

3'1

Закрытое акустическое оформление

42

Аl{устическая

система

с

А1<устичсская

система

с пассивным

фазоинвертором

Другие виды акустического оформления
Изготовление

l{орпусов

акустических

50

излучателем

roJIOBOI\

систем

Конструкция акустичесl{ИХ систем заданной направленности

!)9

64
70
75

Разделительные фильтры

81

Измерение параме·гров акустических систем

83

Приложения

88

Списо1< литературы

95