СОДЕРЖАНИЕ

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В предыдущих разделах мы ознакомились с основными параметрами, которые характеризуют работу АС. Эти параметры определяются с помощью соответствующих измерений, которые могут быть разделены на две основные группы: электроакустические и электрические.

Первые из них хотя и несут наибольшую информацию, вместе с тем и наиболее сложны, так как для своего выполнения требуют не только - сложной аппаратуры, но и специальных условий измерений, которыми могут располагать только хорошо оснащенные специализированные лаборатории, а именно, заглушёнными звукомерными камерами. Устройство таких камер весьма дорогостояще, особенно если нужно измерять в них АС, начиная с самых низких частот. В этом случае камера должна иметь большие размеры, хотя и меньшие по сравнению с длиной волны, на этих частотах, но сравнимые с ними (даже на частоте 50 Гц длина волны около 7 м).

Стены, потолок и пол камеры должны быть отделаны звукопоглощающим покрытием, в качестве которого преимущественно используют клинья из тонкого стекловолокна (Рис. 91).

Рис. 91. Устройство измерительной звукомерной заглушённой камеры

И большие размеры камеры, и ее звукопоглощающая отделка служат одной цели — исключить в камере отражения и тем самым создать в ней условия свободного пространства. В таких камерах и определяют основные параметры АС, а именно; частотные характеристики как осевые, так и под различными углами к оси, их неравномерности, стандартное звуковое давление (характеристическую чувствительность), среднее звуковое давление, характеристики направленности, нелинейные искажения и др. Типичная схема измерительной установки приведена на Рис. 92.

Рис. 92. Схема измерения частотных характеристик

Напряжение от звукового генератора 1 подается на мощный усилитель 2, выходное напряжение которого подводится к АС 3. Звуковое давление, развиваемое ею, воздействует на измерительный микрофон 4, имеющий весьма ровную частотную характеристику, т. е. чувствительность, мало зависящую от частоты. Выходное напряжение с микрофона подается на микрофонный усилитель 5, к которому подключено устройство автоматической записи характеристик 6. Устройство записи имеет механизм, протягивающий бумажную ленту, и пишущее устройство (перо), перемещающееся перпендикулярно направлению движения ленты.

Механизм протягивания обычно жестко скреплен с валом конденсатора переменной емкости звукового генератора, при вращении которого и изменяется (примерно по логарифмическому закону), частота генератора. Таким образом, и перемещение ленты происходит по логарифмическому закону в соответствии с изменением частоты.

Перемещение пишущего механизма (пера), благодаря соответствующей схеме микрофонного (или вспомогательного) усилителя, происходит пропорционально логарифму входного напряжения микрофонного усилителя и тем самым логарифму звукового давления, воздействующего на микрофон. В результате запись 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 характеристики под разными углами (Рис. 93), то это даст возможность судить о направленности этой головки или АС.

Рис. 93. Частотные характеристики головки 10ГД-20 под разными углами

Если теперь вместо пишущего устройства включить анализатор гармоник, то можно определить и нелинейные искажения.

Частотные характеристики и характеристики направленности можно определять не только на чистых тонах, т. е. на синусоидальных сигналах, но и на полосах шума. Наиболее распространенными в настоящее время шумовыми сигналами для измерений являются 1/3 октавные полосы шума.

Следует отметить, что наиболее употребительным расстоянием от испытуемой АС до измерительного микрофона является расстояние 1 м. Однако иногда берут и другие расстояния, но результаты измерений на них приводятся к 1 м. Более полно методика электроакустических измерений устанавливается государственным стандартом 16122—78 «Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний».

Как указывалось, проведение электроакустических испытаний доступно лишь хорошо оснащенным специализированным лабораториям. Более доступны измерения электрические. Они дают возможность проверить АС на отсутствие дребезжания, определить ее. сопротивление, резонансную частоту, добротность, эквивалентный объем. Для выполнения электрических измерений необходимо иметь лишь звуковой генератор, усилитель и электронный вольтметр. Включая звуковой генератор на испытуемую АС через усилитель и изменяя непрерывно частоту генератора в диапазоне АС при напряжении, подводимом к системе, можно путем прослушивания установить наличие или отсутствие дребезжания у испытуемой системы. Электрическое сопротивление АС на какой-то частоте измеряется с помощью магазина сопротивлений так. что на нем подбирают такое сопротивление, что при переключении вольтметра с него на испытуемую АС показания вольтметра не меняются. Выставленному при этом на магазине сопротивлению и равен модуль электрического сопротивления головки, открытой, закрытой АС. Резонансная частота АС определяется по частоте, на которой модуль электрического сопротивления АС максимален.

Для определения эквивалентного объема головки последовательно определяют ее резонансную частоту без оформления f₀ и далее резонансную частоту f₀₁ этой же головки, помещенной в закрытое оформление известного объема V. Тогда эквивалентный объем V может быть определен по формуле V_э = V•(f²₀₁/f²₀-1). Например, если резонансная частота головки составляет 30 Гц, а при помещении ее в закрытый объем (100 л) — 45 Гц, то эквивалентный объем головки будет составлять V_э = 100•(45²/30²-1) = 125 л.

Несколько сложнее определяется добротность.

Рис. 94. Схема определения добротности головки и акустической системы

Для этого (Рис. 94) находим сопротивление испытуемой головки на постоянном токе (или на весьма низкой частоте) z₁ и на резонансной частоте z₀. Далее находят путем изменения частоты те ее значения f₁, f₂ при которых сопротивление z₂ = √z₁z₀. Тогда искомое значение добротности будет

Например, пусть сопротивление АС на весьма низкой частоте составляло 4 Ом, а на резонансной частоте 30 Гц — 16 Ом и на частоте 20 Гц равно √4•16=8 Ом. Тогда

Отметим, что такое определение резонансной частоты и добротности справедливо для головок открытых и закрытых АС. Для систем же с фазоинверторами и с пассивными излучателями простое понятие добротности не имеет места и поэтому , его не имеет смысла определять. Однако по частотной характеристике модуля полного электрического сопротивления можно судить о степени эффективности АС с ФИ и АС с ПИ, как это указывалось в соответствующих параграфах.