Громкоговорители для систем оповещения. Экспоненциальный рупор, его назначение и применение
Как известно, громкоговоритель может быть нагружен на рупор. Известны две модификации устройства рупорных головок. В первой из них, так называемой широкогорлой, горло рупора непосредственно примыкает к диффузору головки. За счет того, что устье имеет диаметр больше диаметра диффузора головки, направленность такого рупора острее направленности головки. Поэтому звуковая энергия концентрируется на оси рупора и звуковое давление здесь возрастает.
Во второй модификации (узкогорлой) рупор сочленяется с диафрагмой (диффузором) головки через предрупорную камеру, играющую роль, аналогичную роли электрического согласующего трансформатора. Здесь согласуются механические сопротивления подвижной системы головки и горла рупора, что увеличивает нагрузку на диафрагму и как бы повышает ее сопротивление излучения, благодаря чему сильно повышается КПД. Таким образом, это дает возможность получить большое звуковое давление.
Имеется много различных типов рупоров, но практически наиболее часто применяют в бытовой аппаратуре экспоненциальный рупор, сечение которого изменяется по закону:
S = S 0 ∙ e βx ,
где S 0 – площадь входного отверстия рупора,
β – показатель экспоненты.
На рис. 1 приведены различные профили рупоров:
Как можно вывести из формулы выше, поперечное сечение такого рупора увеличивается на одинаковое процентное значение через каждую единицу его осевой длины. Значение этого процентного приращения определяет нижнюю граничную частоту рупора. На рис. 2 представлена зависимость процентного приращения поперечного сечения на 1 см осевой длины от нижней граничной частоты. Так, например, чтобы обеспечить воспроизведение рупором нижней граничной частоты 60 Гц, площадь поперечного сечения должна увеличиваться на 2% через каждый 1 см его осевой длины. Эту зависимость можно представить и в виде следующего выражения:
f гр.н = 6,25 ∙ 10 3 ∙ lg (0,01 k + 1)
где k – приращение площади поперечного сечения, %.
Для низких частот (до 500 Гц) это выражение упрощается и принимает вид: f гр.н = 27k
Если рупор делается квадратного или круглого сечения, то сторона квадрата или диаметр круга должны увеличиваться на каждый 1 см длины рупора на √ k процентов. Если же его делают прямоугольного сечения с постоянной высотой, то ширина сечения рупора должна увеличиваться на k процентов на каждый 1 см его длины.
Однако выдержать необходимое процентное увеличение сечения еще не достаточно для хорошего воспроизведения низких частот. Нужно иметь достаточную площадь его выходного отверстия – устья. Его диаметр (или диаметр равновеликого круга) должен быть:
D ≥ λ гр.н / ∏ ≈ 110 / f гр.н
Так, для нижней граничной частоты 60 Гц диаметр устья составит около 1,8 м. Для боле низких граничных частот размеры устья будут еще больше. Кроме того, рупорная головка, хорошо воспроизводя низшие частоты (выше f гр.н ), недостаточно хорошо воспроизводит широкий частотный диапазон. Учитывая это, целесообразно иметь две рупорных головки: одну для воспроизведения низких, а другую – для высоких частот. На рис. 3 представлен внешний вид и сечение такой АС с двумя рупорными головками и фазоинвертором для воспроизведения частот ниже f гр.н рупора.
Применение низкочастотных рупорных оформлений в жилых помещениях ограничено размерами помещения. Однако, если такая возможность имеется, то расчет рупора следует начинать, задавшись площадью устья по выбранной нижней граничной частоте, уменьшая сечение на процентов на каждый 1 см осевой длины до тех пор, пока не достигают площади сечения, равной площади диффузора головки. При этом, для того чтобы сопрячь головку с широкогорлым рупором, рупор должен иметь сечение той же формы, т.е. круглое или эллиптическое. Для узкогорлых рупоров идентичность фомы сечения и диафрагмы головки не обязательно, так как горло и диафрагма сочленяются через предрупорную камеру. Отметим, сто высота камеры должна быть существенно больше амплитуды колебаний подвижной системы головки во избежание возникновения сильных нелинейных искажений из-за несимметричности деформации объема воздуха в камере. Однако слишком большая высота предрупорной камеры ухудшает воспроизведение высоких частот.
Иногда, чтобы уменьшить габаритные размеры АС, применяют свернутые рупоры, различные конструкции которых показаны на рис. 4. 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 изменений сечений, вызывающих нерегулярности в частотной характеристике.
Принцип действия рупорного излучателя - раздел Образование, Основные принципы устройства концертных комплексов. Микшерные пульты. Эквалайзеры и их применение. Соединительные кабели и соединители Самое Грубое Объяснение Принципа Действия Рупорного Излучателя Можно Сделать...
Самое грубое объяснение принципа действия рупорного излучателя можно сделать следующим образом. Если вы захотите, чтобы вас расслышали с большого расстояния, то вы должны повернуться в ту сторону, откуда вас могут услышать, и сложить около рта руки рупором. В этом случае ваша фраза в прямом направлении будет слышна громче, чем во всех остальных, что объясняется направленностью создаваемых вами звуковых волн.
Без рупора энергия звуковых волн источника звука распространяется равномерно по всем направлениям, поэтому громкость звука в любом из этих направлений одинакова.
Рупор фокусирует энергию звуковых волн источника в пределах некоторого угла, поэтому громкость звука в области пространства, ограниченной этим углом, выше, чем во всех остальных направлениях.
Человеческий слух обладает максимальной чувствительностью в области звуковых частот диапазона вокала. Средняя частота этой области примерно равна 1000 Гц. В четырехполосной системе звуковоспроизведения значение этой частоты лежит на границе между полосами средних низких и средних высоких частот, поэтому любая неточность настройки этих двух частотных каналов очень сильно заметна на слух и резко ухудшает звучание всей системы звуковоспроизведения. Для того, чтобы полностью исключить возможность несогласованности звучаний частотных каналов многополосной системы звуковоспроизведения в этой критической области, применяют специальные акустические системы, воспроизводящие расширенный диапазон средних частот. Основой такой акустической системы является специальная среднечастотная динамическая головка, имеющая несколько меньший диаметр, чем обычная, -- около 4-6 дюймов. Эта головка устанавливается в ящике резонаторе обычной конструкции, но снабжается специальным среднечастотным рупором. Благодаря такой конструкции в этой акустической системе сочетаются преимущества обычных и рупорных систем, а верхняя граница полосы средних частот поднимается до 3 КГц.
Применение в акустических системах аналогичной конструкции динамических головок с титановой диафрагмой позволило расширить диапазон полосы средних частот до верхней границы слышимого диапазона. Такие широкополосные среднечастотные акустические системы позволяют исключать из состава многополосной системы звуковоспроизведения канал высоких частот, но, поскольку мощность этих систем невысока, в мощных профессиональных системах звуковоспроизведения для воспроизведения высоких частот по-прежнему применяют обычные высокочастотные акустические системы.
Чувствительность слуха в области низких частот низка ровно на столько же, насколько она высока в области средних частот. По этой причине для того, чтобы получить плотное, хорошо ощущаемое звучание низких частот, требуется очень высокая мощность. Эта особенность восприятия низких частот очень хорошо иллюстрируется кривыми чувствительности человеческого слуха, снятыми Флетчером и Мансоном, которые есть в любом хорошем учебнике по акустике.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Основные принципы устройства концертных комплексов. Микшерные пульты. Эквалайзеры и их применение. Соединительные кабели и соединители
Если вас заинтересовало сведение звучания концертных выступлений то это может быть вызвано по крайней мере двумя причинами Вам нравится быть.. Однако данная книга не техническое руководство В ней также нет описания и.. Содержание..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Что такое концертный комплекс
Концертный комплекс-это набор звукотехнических систем, предназначенный для озвучивания помещений во время концертных выступлений. В состав концертного комплекса входят устройст
Концертные комплексы средней сложности
С простыми системами, кажется, все ясно. Давайте рассмотрим теперь устройство более сложной, например, один из концертных комплексов, которые применяются при озвучивании клубов, дискотек или неболь
Микшерные пульты
Микшерный пульт-это устройство, предназначенное для сбора электрических сигналов от всех систем концертного комплекса-микрофонов, музыкальных инструментов, звуковых эффектов и
Чувствительность
Эта функция иногда называется «уровень входного сигнала» или «усиление». Регулятором чувствительности подбирается требуемое усиление входного канала микшерного пульта в диапазоне от уровня выходног
Канальный эквалайзер
Канальным эквалайзером называется секция входного канала микшерного пульта, предназначенная для настройки амплитудно-частотной характеристики канала. Регуляторами этой секции м
Многополосные регуляторы тембра
Многополосные регуляторы тембра в отличие от параметрических эквалайзеров не позволяют изменять значение частоты, на которой происходит регулировка амплитуды сигнала. Они позволяют лишь поднять или
Квазипараметрический эквалайзер
Этот тип эквалайзера представляет собой упрощенную разновидность параметрического эквалайзера, от которого отличается отсутствием регулятора ширины полосы пропускания. Полный параметрический эквала
Переключатель чувствительности
Переключатель чувствительности входного канала микшерного пульта предназначен для установки чувствительности этого канала в соответствии с уровнем выходного сигнала подключенного к нему источника,
Группировка
Группировкой называется объединение входных каналов микшерного пульта в группы или подгруппы.
Группировка возможна только на таких микшерных пультах, которые подразумевают многоступенчатое
Дополнительные выходы
Система дополнительных выходов микшерного пульта предназначена для вывода из пульта сигнала любого из его входных каналов. Через дополнительные выходы эти сигналы, минуя главный выход микшерного пу
Группа управляемых дополнительных выходов
Уровень выходного сигнала управляемых дополнительных выходов микшерного пульта зависит от положения регуляторов уровней входных каналов. Меняя положение регуляторов уровней, можно управлять балансо
Задняя панель микшерного пульта
На задней панели микшерного пульта обычно располагают разъемные соединения для подключения входных и выходных цепей пульта.
Каждый входной канал на задней панели пульта имеет по крайней ме
Графический эквалайзер
Графический эквалайзер – многодиапазонный корректор амплитудно-частотных характеристик электрических звуковых сигналов. Границы полного диапазона частот, в котором осуществляет
Параметрический эквалайзер
О работе этого типа эквалайзеров частично уже рассказывалось при описании принципа действия квазипараметрического эквалайзера входных каналов микшерных пультов. К сказанному остается добавить, что
Применение анализаторов спектра
Как вы знаете, амплитудно-частотная характеристика помещения, предназначенного для озвучивания, должна быть линейной. Она не должна содержать пиков и провалов, способных сказаться на результирующем
Настройка эквалайзера
Главный эквалайзер звуковоспроизводящей системы является связующим звеном между звучанием звуковоспроизводящей системы и звучанием помещения. Его главной функцией является коррекция звучания помеще
Практические методы коррекции амплитудно-частотной характеристики системы воспроизведения звука в помещении
Расположите контрольный микрофон где-нибудь в середине помещения, направив его в сторону сцены. Затем подключите его к одному из каналов микшерного пульта, установите в этом канале линейную х
При настройке главного эквалайзера располагайте контрольный микрофон немного в стороне от оси симметрии зала
Характеристику звучания основной системы звуковоспроизведения с учетом влияния помещения можно настроить с помощью контрольной фонограммы. В качестве подобной фонограммы можно использовать вы
Правила, которые необходимо иметь в виду при настройке эквалайзеров
1) Убедитесь, что эквалайзер включен, а его обход выключен.
2) Помните, что немного больше, чем надо – это уже больше, чем надо. Прекращайте настройку полосы сразу после того, как влияние
Свертывние и укладка соединительных кабелей
Неправильное свертывание соединительных кабелей рано или поздно непременно вызовет проблемы. В соответствии с законами Мэрфи, плохо сложенный рулон в самое неподходящее время и в самом неподходящем
Укладка многопроводного соединительного кабеля
Многопроводный соединительный кабель или коса применяется для коммутации внешних источников и приемников сигналов с входными и выходными цепями микшерного пульта. От состояния этого кабеля зависит
Симметричные и несимметричные кабели
Несимметричный изолированный кабель представляет собой обычный изолированный провод, помещенный в экранирующую оплетку, также покрытую изоляцией.
Назначение симметричного подключения
Основная причина, по которой прибегают к симметричному подключению, заключается в том, что симметричная линия обладает более высокой помехозащищенностью, чем несимметричная. Усиление сигналов, прои
Международные стандарты
Для трехконтактных кэнноновских соединителей типа XLR\AXR принят международный стандарт в отношении назначения и нумерации их выводов. Если соединитель предназначен для симметричного подключения, т
Правила обращения с соединительными кабелями
1) Все соединения в концертном комплексе, используемые для передачи звуковых сигналов, должны быть симметричными. Исключение может быть сделано только для тех цепей, сигналы которых имеют высокий у
Кроссовер
Кроссовер – это устройство, разделяющее спектр входного сигнала на несколько частотных диапазонов. Это разделение соответствует частотным полосам акустических звуковоспроизводящих систем. Акустичес
Микрофоны
Современные микрофоны хорошо принимают все компоненты звука, которые необходимы для получения качественного звучания. Но в то же время, они так же хорошо принимают все компоненты звука, которые явл
Всеми этими качествами обладает большинство из динамических микрофонов, которые не нуждаются в дополнительных источниках питания и имеют кардиоидные или суперкардиоидные характеристики направленнос
Вокальные микрофоны
Занимаясь проведением концертов, очень трудно не встретиться с таким типом микрофонов, как Shure SM 58. Этой микрофон, напоминающий по внешней форме мороженое в вафельном стаканчике, представляет с
Микрофоны, предназначенные для озвучивания ударных установок
Озвучивая ударную установку, очень важно подобрать микрофоны басового и ведущего барабанов, т.к. звучание этих барабанов определяет характер и слаженность работы всей ритм-секции.
Хороший
Прием звука рояля
Для того, чтобы предельно точно передать звучание рояля, нужно применять большое количество микрофонов, располагая их так, чтобы снимаемое звучание наиболее полно отвечало его назначению в музыке.
Прием звука медных духовых и саксафона
Звук медных духовых инструментов можно снимать с помощью обычного вокального микрофона, устанавливаемого непосредс
Прием звука флейты
Большинство флейтистов предпочитают применять для приема звука флейты обычный вокальный микрофон,
Радиомикрофоны
Радиомикрофоны обладают целым рядом положительных свойств. Например, они не нуждаются в соединительном кабеле, благодаря чему понижается уровень помех. Однако у них есть и своеобразные недостатки.
Согласующие устройства
Согласующие устройства прямого включения предназначены для согласования выхода и входа двух соединяемых устройств. Чаще всего параметрами согласования являются входное и выходное сопротивление соед
Одновременным включением нескольких линий задержки можно создать чрезвычайный объем звучания
На некоторых моделях ленточных ревербераторов предусмотрен специальный вход для подключения педали дистанционного управления. Эта педаль предназначена для остановки движения ленты ревербератора во
Устройство ленточного ревербератора
Типичным примером ленточного ревербератора может модель японской фирмы Роланд RE – 201. Эту модель можно встретить довольно часто, поэтому приведем фрагмент из технического описания к этому ревербе
Правила работы с цифровой линией задержки, имеющей цифровое управление
Цифровая линия задержки D 1500 имеет 16 банков для хранения данных – от 0 до 9 и от A до F. Перед началом работы с этой линией задержки необходимо ввести регуляторы уровней входного и выходного сиг
Реверберация
Эффект искусственной реверберации имеет весьма существенное отличие от эффекта, производимого линией задержки, т.к. реверберация представляет собой сумму большого количества задержанных затухающих
Пружинный ревербератор
Пружинные ревербераторы до сих пор используются на разных студиях. Большинство из них было выпущено фирмами АКГ и Роланд, однако они выпускались и другими фирмами. Сейчас пружинные ревербераторы вы
Цифровой ревербератор
В наше время выпускается большое разнообразие моделей цифровых ревербераторов. Они обладают широким набором различных возможностей, имеют множество специализированных программ звуковых эффектов, об
Цифровые ревербераторы с аналоговым управлением
Одним из первых цифровых ревербераторов с аналоговым управлением был ревербератор Yamaha R 1000, который имел только четыре реверберационных программы. Однако им было очень удобно пользоваться, что
Специальные цифровые ревербераторы
Цифровой ревербератор Alises Midiverb в момент своего появления был самым дешевым цифровым ревербератором, имевшим многобанковое аппаратурное программирование. Этот ревербератор выпускался в неболь
Звуковые эффекты, получаемые применением линии задержки
Задержка звукового сигнала может создавать несколько различных звуковых эффектов.
Задержка сигнала на промежуток времени от 1 до 16 милисекунд, производимая с небольшой глубиной модуляции
Реверберационные звуковые эффекты
Программы реверберационных звуковых эффектов обычно отражают условия, в которых возникает аналогичная реверберация. Например, «маленькая комната», «большой зал», «мягкий лист» и т.п. Тем не менее,
Компенсация задержки сигнала в концертном комплексе
Скорость, с которой звуковые волны распространяются в воздухе, составляет примерно 330 м\сек. Поэтому при размещении в средней части большого зала дополнительных подзвучивающих акустических систем
Простые правила, облегчающие работу со звуковыми эффектами
1. перед началом работы проверьте правильность подключения входов и выходов устройств обработки звука к дополнительным выходам и входам микшерного пульта. Убедитесь, что все устройства обработки зв
Компрессоры и лимитеры
Для начала немного технических определений.
Компрессор– это усилитель с переменным коэффициентом передачи, величина которого уменьшается с ростом амплитуды входного си
Применение компрессоров и лимитеров
Компрессоры и лимитеры могут применяться как для обработки входных сигналов микшерного пульта, так и для обработки его различных выходных сигналов. В состав передвижного концертного комплекса обычн
Настройка ограничителя шума
Одним из наиболее типичных примеров применения ограничителей шума является обработка звука ударных инструментов. Ограничитель шума включается в канал выбранного инструмента, например, через разъеди
Вход внешнего управления
На многих моделях ограничителей шума предусмотрено наличие входа внешнего управления. Этот вход предназначен для управления работой ограничителя шума внешними звуковыми сигналами.
При подк
Приминение эксайтеров
Принципы применения и построения эксайтеров были впервые определены фирмой производителем электронной аппаратуры Афекс.
Действие эксайтера состоит в использовании определенных типов гармон
Контрольные и измерительные устройства
Самыми распространенными измерительными устройствами концертных комплексов являются всевозможные измерители уровней. Большинство этих измерителей предназначено для контроля и установки относительны
Усилители
Из всех электронных систем концертного комплекса максимальная нагрузка приходится на систему усилителей мощности, основным назначением которой является преобразование напряжений электрических звуко
Включение и выключение усилителей мощности. Усилители мощности всегда включаются в последнюю очередь, а выключаются в первую
При включении питания усилителей мощности нужно придерживаться следующего порядка:
1. убедитесь, что все усилители мощности системы звуковоспроизведения выключены, а регуляторы уровней уст
Порядок устранения простейших неисправностей усилителей мощности
1) Выключите усилитель и отсоедините его от сети электропитания. Не прикасайтесь к частям и деталям включенного усилителя, т.к. питание электрических схем и блоков усилителя мощности имеет высокое
Предельная мощность усиления
Для того, чтобы усилитель производил усиление с минимальным количеством искажений, он должен иметь максимально большой запас по мощности выходного сигнала. Этот запас мощности обычно ограничен пред
Мощность усилителя и сопротивление нагрузки
Способность усилителя создавать сигнал определенной мощности характеризуется величиной тока, который усилитель может создать в подключенной к нему нагрузке. Для того чтобы не привязываться к числен
Кроссоверы
Кроссовер предназначен для разделения полного спектра звукового сигнала на несколько частотных полос в многополосной системе звуковоспроизведения.
Многополосная система звуковоспроизведени
Пассивные кроссоверы
Пассивный кроссовер представляет собой набор разделяющих пассивны фильтров, частоты разделения которых фиксировано согласованы между собой. Чаще всего пассивные кроссоверы встраиваются внутрь много
Преимущества, которые создает применение кроссоверов
Все акустические системы многополосной системы звуковоспроизведения являются в той или иной мере специализированными. Они хорошо воспроизводят одни частоты и гораздо хуже или вообще не воспроизводя
Граничная частота и крутизна спада
При настройке кроссовера необходимо учитывать, что граничная частота любой из его полос не является границей в точном значении этого слова, а лишь некоторой крайней частотой, с которой начинается о
Дополнительные функции кроссоверов
Иногда для воспроизведения самых низких частот звуковых сигналов применяют специальные рупорные низкочастотные акустические системы. Длина этих рупоров может превышать 2, 5 метра. В таком рупоре мо
Процессоры управления систем звуковоспроизведения
Процессоры управления систем звуковоспроизведения – это достаточно сложные устройства, представляющие собой комбинацию различных систем кроссоверов, эквалайзеров, лимитеров, линий задержки и устрой
Устройство и принцип действия динамических головок громкоговорителей
Независимо от типа конструкции динамических головок, действие всех динамических головок основано на одном и том же принципе. Все динамические головки имеют в своей конструкции неподвижный магнит, п
Поцесс перегорания катушек динамических головок
Катушки динамических головок наматываются из тонкого провода, покрытого лаковой изоляцией. От длительного нагрева эта изоляция постепенно становится становится хрупкой, осыпается и сгорает. Из-за э
Басовые рупорные акустические системы
Рупоры басовых акустических систем имеют внушительные размеры. Например, т.к. длина звуковой волны на частоте 60 Гц равна 5,5 метров, длина рупора, способного оказать влияние на направленность этой
Многополосные акустические системы
В последнее время в практике эксплуатации концертных комплексов стали все чаще применяться многополосные акустические системы. Эти системы могут воспроизводить полный или почти полный диапазон част
Если система может быть установлена и подключена только одним единственным способом, допустить ошибку при ее сборке практически невозможно
Подключение сигнала в большинстве многополосных акустических систем производится при помощи несимметричных многовыводных разъемов, благодаря чему возможность неправильного подключения исключается.
Фазировка динамических головок акустических систем
Динамические головки во всех акустических системах системы звуковоспроизведения должны быть включены синфазно по отношению друг к другу, т.е. положительные выводы динамических головок должны соедин
Связь между электрической мощностью акустических систем и уровнем звукового давления
Громкость звука, излучаемого акустической системой, характеризуется уровнем звукового давления, а не величиной электрической мощности акустической системы.
Для того, чтобы можно было сравн
Согласование акустических систем звуковоспроизведения
В наиболее простом случае акустическую воспроизводящую систему большой мощности можно составить из однотипных многополосных акустических систем, каждая из которых имеет сбалансированные динамически
Зависимость уровня звукового давления системы звуковоспроизведения от расстояния
при удалении от источника звука величина создаваемого им звукового давления уменьшается в 4 раза, что соответствует понижению уровня звукового давления на 6 дБ.
Т.о. система звуковоспроизв
Мониторные системы
Мониторной системой называют опорную звуковоспроизводящую систему концертного комплекса.
Эта система предназначена для создания в некоторой части озвучиваемого помещения дополнительного зв
Наклонные мониторные акустические системы
Наклонные мониторные акустические системы, имеющие косоугольную форму, располагаются в передней части сцены напротив тех исполнителей, чей звук они воспроизводят. Эти акустические системы должны бы
Связь между основной и мониторной системами звуковоспроизведения
Всевозможные подробности взаимосвязи между основной и мониторной системами рассматриваются в главе, касающейся компоновки и сборки концертного комплекса. Чтобы выяснить основной принцип этой взаимо
Независимая мониторная система
Центральной частью независимой мониторной системы является мониторный микшерный пульт. Этот микшерный пульт располагается в непосредственной близости от основного микшерного пульта и подключается к
Сведение звука мониторной системы
Сведение звука мониторной системы сильно отличается от сведения звука в зале. Во время сведения звука в зале необходимо выстроить только один баланс, а мониторная система может потребовать до 16 не
При перемещении больших тяжестей старайтесь наиболее рационально использовать их инерцию
При выгрузке из грузовика акустических систем, их следует поднимать на руки передней панелью вниз. Чтобы тяжелый ящик не выскальзывал из рук, его нужно поддерживать снизу при помощи пальцев. Это пр
Сборка системы
Проводя сборку системы, вы допустите меньше ошибок и затратите меньше времени, если будете придерживаться определенной последовательности ее сборки. Например, сборку концертного комплекса лучше все
Порядок обращения с поврежденными и запасными соединительными кабелями
Все сомнительные соединительные кабели нужно складывать отдельно в одно место для последующей проверки. Например, можно сматывать их в один моток, соединяя или связывая их концы вместе.
За
Основы кмпоновки концертного комплекса при проведении сборного концерта
К проведению сборного концерта с участием нескольких групп необходимо готовиться заранее, учитывая специфику участвующих в концерте составов. Тем не менее, работать с разными группами будет проще,
Если все микрофоны и входные гнезда распределительного ящика подписаны, подключение инструментов занимает меньше времени и внимания
Чтобы избежать путаницы, которая может возникнуть при вынужденном использовании входов распределительного ящика сцены не по значению, полезно завести таблицу соответствия номеров входных каналов ми
Миканальный микшерный пульт
С помощью 8-канального микшерного пульта чрезвычайно сложно осуществить гибкое управление звуком группы. Им можно успешно пользоваться, если выходные сигналы некоторых инструментов предварительно о
Тиканальный микшерный пульт
12-тиканальный микшерный пульт позволяет более точно управлять звуком ударных, т.к. рабочее пространство, занимаемое ударной установкой на таком пульте, может быть большим, чем на 8-миканальном мик
Тиканальный микшерный пульт
20-тиканальный микшерный пульт представляет широчайшие возможности для построения звука небольшой группы, т.к. количество его каналов превышает количество отдельных инструментов группы. Распределит
Правила группировки
Для управления монофоническим балансом групп инструментов требуется минимум 4 групповых канала. Чтобы осуществить простейшее стереофоническое сведение, необходимо распределить по стереопанораме пар
Порядок сборки концертного комплекса
В принципе, строго определенного порядка сборки концертного комплекса не существует. Единственный принцип сборки, который не стоит нарушать, следующий. Не нужно распаковывать и устанавливать дополн
Окончательная настройка звучания концертного комплекса
Прежде всего, окончательная настройка звучания концертного комплекса ни в коем случае не должна перерастать в репетицию. Целью этой ответственной операции является получение окончательного звучания
Настройка звука ударных инструментов
Расставив микрофоны ударной установки в соответствии с задуманной схемой получения ее звука, прослушайте сигналы каждого из них в отдельности. Подберите требуемое значение чувствительности каналов,
Настройка звука бас-гитары
Перед началом настройки звука канала бас-гитары необходимо установить канальный регулятор уровня бас-гитары в положение, соответствующее 0 дБ, а регулятором чувствительности канала бас-гитары устан
Настройка звука электронных клавишных инсструментов
Собственное звучание электронных клавишных инструментов рассчитано на непосредственное прямое подключение к системе звуковоспроизведения. Однако их прямое подключение – не такое простое дело, как м
Фазность подключения питания всех установленных на сцене электронных устройств должна совпадать с фазностью питания аппаратуры концертного комплекса
Настройку каналов клавишных инструментов нужно производить при максимальном уровне их выходного сигнала, т.к. в этом случае вы будете гарантированы от случайной перегрузки входных каналов микшерног
Настройка звука электрогитары
Если уровень помех в канале электрогитары не слишком высок, то настройку ее звука осуществить достаточно просто. Подберите чувствительность канала таким образом, чтобы ее сигнал был одинаково сильн
Настройка звучания вокала
Правильность настройки звука каналов вокала во многом определяет качество звучания всего баланса системы звуковоспроизведения. Вокал должен восприниматься предельно ясно, громко и чисто, и быть в д
Настройка каналов устройств обработки звука
Перед началом настройки убедитесь в работоспособности всех устройств обработки звука, которыми вы будете пользоваться. Проверьте надежность подключений их выходов и входов. Джековые разъемы, которы
Электропитание концертного комплекса
Фазы электропитания всех устройств и систем концертного комплекса должны совпадать. Нулевые провода электропитания всех устройств должны быть подключены к нулевой фазе сети питания. Совершенно недо
Создание звукового баланса
После того, как вся аппаратура настроена, а исполнители вышли на сцену и приготовились играть, можно приступить к сведению звука.
Однако, для того, чтобы это сведение осуществить, необходи
Соотношение между вокалом и музыкой
Соотношение, в котором вокал должен присутствовать в общем балансе произведения, определяется выполняемой им функцией. Например, в простых песнях вокал должен несколько преобладать над музыкой. Сте
Баланс ритм-секции
Звучание ритм-секции должно быть ровным и плотным. Добиваясь предельной насыщенности звучания басового барабана, нужно следить за тем, чтобы он не гудел и не звучал слишком глухо. Если его звучание
Проверка качества баланса
При длительном кропотливом вслушивании в звучания отдельных инструментов внимание утомляется, и слух постепенно теряет способность к достоверной оценке баланса общего звучания. Поэтому необходимо в
Запись концертного выступления
Неплохо записывать все проводимые с вашим участием концерты на магнитную ленту. Прослушивая эти записи, можно обнаружить многие типичные ошибки, которые повторяются каждый концерт. Проанализировав
Основные принципы сведения звучания концертов независимых исполнителей
Звукооператор, осуществляющий сведение звука на концерте независимого исполнителя, должен учитывать специфику распределения нагрузки исполнения в таком концерте. Независимый исполнитель является не
Рекомендации по сведению звука на концерте
1. настраивая звучание на концерте, внимательно вслушивайтесь в звук и смело производите необходимую перенастройку
2. во время предварительной настройки баланса в самом начале концерта пол
Недостаточная громкость звука в мониторной системе
Низкая громкость звучания мониторной системы – это очень серьезная проблема. В процессе работы все звукооператоры рано или поздно непременно с ней сталкиваются, а иногда с ней приходится бороться п
Недостаточная громкость звука монитора ударных
Громкость звука в мониторе ударных редко бывает достаточной. Очень трудно добиться того, чтобы барабанщик вошел в баланс с собственной мониторной системой, потому что для этого мониторная система у
Особая проблема ударных
Знаете, какие слова особо неприятно слышать звукооператору? Нет, это не «нет денег». Гораздо неприятнее знать, что барабанщик поет. Эти слова нагоняют ужас даже на самых стойких звукооператоров.
Психоакустический эффект восприятия громкости звука мониторной системы
В процессе настройки звука мониторной системы, а также при длительных музыкальных репетициях слуховое внимание людей, находящихся на сцене, утомляется, поэтому требуется постоянное увеличение громк
Устранение технических неполадок
При перегорании сетевого предохранителя усилителя мощности все его электрические блоки полностью обесточиваются. Выходной сигнал полностью пропадает, индикатор питания не светится, а вентиляторы си
Перенастройка аппаратуры для следующего концерта
Если аппаратура сохранила свою настройку с прошлых концертов, настроить ее для нового концерта не составляет большого труда. В таких случаях звучание систем звуковоспроизведения обычно оказывается
Ускоренная настройка звука
Осуществить немедленную настройку звука абсолютно ненастроенной системы невероятно тяжело, особенно, если вас посадили за пульт за 15 минут до начала выступления. В зале полным полно шумящих слушат
Простые правила устранения непредвиденных ситуаций
-- чтобы ни случилось, старайтесь сохранять спокойствие. Определите причину, продумайте способ действия и действуйте смело и решительно.
-- проверяя работу сложной системы, действуйте сист
Предохранение слуха
Берегите свой слух. Жизнь звукооператора полностью зависит от его состояния.
Если вам предстоит шесть часов трястись в шумном грузовике, оденьте наушники на все время путешествия. Если вы
Правила поведения на сцене для вокалистов
не направляйте микрофон в сторону мониторных акустических систем.
Заключительное слово
Для того, чтобы успешно работать в музыкальном производстве, надо очень любить свое дело. Нужно обладать немалым чувством юмора и уметь моментально анализировать массу подробностей, нужно уметь кон
Рупорная антенна представляет собой конструкцию, состоящую из радиоволновода и металлического рупора. Они имеют широкую сферу применения, используются в устройствах измерительной техники и как самостоятельный прибор.
Что это
Рупорная антенна - это устройство, которое состоит из волновода с открытым концом и излучателем. По форме такие антенны бывают Н-секторальными, Е-секторальными, коническими и пирамидальными. Антенны - широкополостные, для них характерен небольшой уровень лепестков. Рупорная конструкция с усилиением простая. Усилитель позволяет ей быть небольшого размера. Например, или линз выравнивает фазу волны и положительно влияет на габариты устройства.
Антенна выглядит как раструб с прикрепленным к нему волноводом. Основным недостатком рупора считают его внушительные параметры. Для того чтобы привести такую антенну в рабочее состояние, она должна располагаться под определенным углом. Именно поэтому в длину рупор больше, чем в сечении. Если попытаться построить такую антенну с диаметром один метр, она бы в длину получилась в несколько раз больше. Чаще всего такие приборы используют в качестве зеркального облучателя или для обслуживания радиорелейных линий.
Особенности
Диаграмма направленности рупорной антенны - это угловое распределение плотности потока мощности или энергии в единицу угла. Определение означает, что прибор широкополосный, имеет питающую линию и небольшой уровень задних лепестков диаграммы. Для того чтобы получить остронаправленное излучение, необходимо сделать рупор длинным. Это не очень практично и считается недостатком данного устройства.
К одним из самых модернизированных типов антенн относят рупорно-параболические. Их основная особенность и преимущество - низкие боковые лепестки, которые сочетаются с узкой диаграммой направленности. С другой стороны, рупорно-параболические устройства габаритные и тяжелые. Одним из примеров такого типа служит антенна, установленная на космической станции "Мир".
По своим свойствам и техническими характеристикам рупорные приборы ничем не отличаются от установленных приемников в мобильных телефонах. Разница лишь в том, что у последних антенны компактные и скрыты внутри. Однако миниатюрные рупорные антенны могут повреждаться внутри мобильного устройства, поэтому корпус телефонов рекомендуется защищать при помощи чехла.
Типы
Существует несколько типов рупорных антенн:
- пирамидальная (сделана в форме пирамиды четырехгранника с прямоугольным сечением, используется чаще всего);
- секторальная (имеет рупор с расширением H или E);
- коническая (выполнена в виде конуса с круглым сечением, излучает волны круговой поляризации);
- гофрированная (рупор с широкой полосой пропускания, небольшим уровнем боковых лепестков, используется для радиотелескопов, параболических и спутниковых антенн);
- рупорно-параболическая (совмещает в себе рупор и параболу, имеет узкую диаграмму направленности, низкий уровень боковых лепестков, функционирует на радиорелейных и космических станциях).
Исследование рупорных антенн позволяет изучить их принцип действия, рассчитать диаграммы направленности и коэффициент усиления антенны на определенной частоте.
Как работает
Рупорные измерительные антенны вращаются вокруг собственной оси, расположенной перпендикулярно плоскости. К выходу прибора подсоединяется специальный детектор с усилением. Если сигналы слабые, в детекторе формируется квадратичная вольтамперная характеристика. Создает электромагнитные волны стационарная антенна, основная задача которой - передача волн рупорной. Для того чтобы снять характеристику направленности, ее разворачивают. Затем снимаются показания с прибора. Антенну поворачают вокруг своей оси и фиксируют все измененные данные. Применяют ее для приема радиоволн и излучения сверхвысоких частот. Устройство обладает огромными плюсами перед проволочными агрегатами, так как способно принять большой объем сигнала.
Где используется
Рупорная антенна используется как отдельный прибор и в качестве антенны для измерительных устройств, спутников и другой техники. Степень излучения зависит от раскрыва рупора антенны. Он определяется размерами его поверхностей. Используется этот прибор как облучатель. Если конструкцию устройства совмещают с отражателем, его называют рупорно-парабалическим. Агрегаты с усилением часто используют для проведения измерений. Применяют антенну как зеркальный или лучевой облучатель.
Внутренняя поверхность рупора может быть гладкой, гофрированной, а образующая - иметь плавную или кривую линию. Разные модификации этих излучающих приборов используют для улучшения их характеристик и функциональности, например для того, чтобы получить осесимметричную диаграмму. Если необходимо скорректировать направленные свойства антенны, в раскрыве устанавливают ускоряющие или замедляющие линзы.
Настройки
Рупорно-параболическая антенна настраивается в волноводной части с помощью диаграмм или штырей. Если понадобится, то такое устройство можно сделать самостоятельно. Антенна принадлежит к апертурному классу. Это означает, что прибор, в отличие от проволочной модели, принимает сигнал апертурой. Чем больше рупор у антенны, тем больше волн она примет. Усиления легко достичь, если увеличить размеры агрегата. К его преимуществам относят широкополосность, простоту конструкции, отличную повторяемость. К недостаткам - при создании одной антенны требуется большое количество расходных материалов.
Для изготовления своими руками пирамидальной антенны рекомендуется использовать недорогие материалы, например оцинковку, прочный картон, фанеру в сочетании с фольгой металлической. Рассчитать параметры будущего устройства допустимо при помощи специального онлайн-калькулятора. Энергия, принятая рупором, попадает в волновод. Если изменять положение штыря, антенна будет функционировать в широком диапазоне. При создании устройства учитывайте, что внутренние стенки рупора и волновода должны быть гладкими, а раструб - жестким по внешней стороне.
Рупор ограниченной длины обладает резонансными свойствами. Вследствие этого активная составляющая входного сопротивления рупора сложным образом зависит от частоты, создавая неравномерность чувствительности громкоговорителя. Неравномерность частотной характеристики сопротивления рупора уменьшается, если диаметр устья рупора составляет примерно Напомним основные соотношения между параметрами экспоненциального рупора:
Если требуется излучить звук частоты 100 Гц, то критическую частоту следует выбрать ниже 100 Гц, например, 60 Гц. Тогда
Для передачи высоких частот и возможности создания достаточно большого коэффициента трансформации предрупорной камеры
Рис. 4.40. Громкоговоритель со свернутым рупором
потребуется диаметр горла не более 2 см. Тогда: Таким образом, для передачи рупорным громкоговорителем низких частот, начиная со 100 Гц, требуется рупор диаметром около метра и длиной более полутора метров. Если же необходима передача еще более низких частот, то размеры должны быть еще больше. Поэтому прибегают к «сворачиванию» рупора, чтобы уменьшить хотя бы его длину. Такие лабиринтные рупоры применяются довольно широко, для различных диапазонов частот. Схема рупора показана на рис. 4.40.
8.3. Рупорные громкоговорители .
Одним из самых распространенных видов аудиоаппаратуры широко используемой в настоящее время являются рупорные громкоговорители .По ГОСТ 16122-87 рупорный громкоговоритель определяется как "громкоговоритель-акустическим оформлением которого является жесткий рупор" .Таким образом,рупор можно считать полноправным акустическим оформлением наряду с рассмотренными ранее в разделе 8.2.3. Способность рупоров усиливать и направлять звук в нужном направлении (давно используемая при создании музыкальных инструментов) привели к тому,что рупорные громкоговорители стали применяться с самого начала развития электротехники,они появились даже раньше чем диффузорные громкоговорители.
Однако создание реального рупорного громкоговорителя с конструкцией очень близкой к современной, начинается с 1927 года, когда известные инженеры фирмы Bell laboratories (США) А.Тhuras and D.Wente разработали и на следующий год запатентовали "компрессионный рупорный излучатель". В качестве громкоговорителя(драйвера) использовался электромагнитный преобразователь с бескаркасной катушкой из намотанной на ребро алюминиевой лентой. Диафрагма драйвера была сделана из обращенного вниз алюминиевого купола. Уже тогда использовалась и предрупорная камера и так называемое тело Венте (о них подробнее расскажем позже). Первая серийно выпускаемая промышленностью модель 555/55W (ф."Western Electric) широко применялась в кинотеатрах 30-х годов.
Значительным шагом по пути расширения диапазона в сторону низких частот было изобретение P.Voigt(Англия),где впервые было предложено использовать «свернутые” рупора, которые широко применяются в настоящее время. Впервые сложные конструкции свернутых низкочастотных рупоров для высококачественных акустических систем были разработаны Paul Klipsh в 1941г и получили название Клипшхорн.На базе этой конструкции с рупорным оформлением фирма до сих пор производит высококачественные акустические системы.
Необходимо отметить, что в России первые образцы рупорных громкоговорителей были созданы в 1929г (инж.А.А.Харкевич и К.А.Ломагин).Уже в 1930-31гг были разработаны мощные до 100вт рупорные громкоговорители для озвучивания Красной и Дворцовой площади.
В настоящее время область применения рупорных громкоговорителей чрезвычайно широка, это и системы озвучивания улиц, стадионов, площадей, системы звукоусиления в различных помещениях, студийные мониторы, портальные системы, бытовые высококачественные системы, системы оповещения и др.
Причины распространения рупорных громкоговорителей обусловлены прежде всего тем, что они обладают большей эффективностью, их КПД составляет 10%-20% и более (в обычных громкоговорителях КПД меньше 1-2%); кроме того, применение жестких рупоров позволяет формировать заданную характеристику направленности, что очень важно при проектировании систем звукоусиления.
Принцип их работы состоит прежде всего в том, что рупорный громкоговоритель (РГ) является трансформатором акустического импеданса. Одной из причин низкой эффективности ГГ прямого излучения является большая разность в плотности между материалом диафрагмы и воздухом, а следовательно и малое сопротивление (импеданс) воздушной среды колебаниям громкоговорителя. Рупорный громкоговоритель (за счет использования рупора и предрупорной камеры) создает дополнительную нагрузку на диафрагму, что обеспечивает лучшие условия согласования импедансов и тем самым увеличивает излучаемую акустическую мощность. Это дает возможность получить большой динамический диапазон, меньшие нелинейные искажения, лучшие переходные искажения и обеспечить меньшую нагрузку на усилитель. Однако, при использовании рупорных громкоговорителей возникают специфические проблемы: для излучения низких частот, необходимо значительно увеличивать размеры рупора, кроме того большие уровни звукового давления в малой предрупорной камере создает дополнительные нелинейные искажения и т. д.
Классификация: рупорные громкоговорители можно разделить на два крупных класса- широкогорлые и узкогорлые . Узкогорлые РГ состоят из купольного громкоговорителя специальной конструкции, называемого драйвером, рупора и предрупорной камеры (часто с дополнительным вкладышем,называемом фазосдвигателем или телом Венте).Широкогорлые РГ используют обычные мощные динамические головки громкоговорителей прямого излучения и рупор, диаметр горла которого равен диаметру головки.
Кроме того, они могут быть классифицированы по форме рупора: экспоненциальные, свернутые, многоячеистые, биполярные, радиальные и др. Наконец, их можно разделить по частотной области воспроизведения :низкочастотные(как правило, свернутые),средне- и высокочастотные, а также по области применения в служебной связи(например, мегафоны),в концертно-театральной аппаратуре(например, в портальных системах),в системах озвучивания и др.
Основы устройства: основные элементы узкогорлого рупорного громкоговорителя, показанные на рис.8.32,включают в себя: рупор, предрупорную камеру и драйвер.
Рупор - представляет собой трубу переменного сечения, на которую нагружен драйвер. Как уже было отмечено выше, он является одним из разновидностей акустического оформления. Без оформления громкоговоритель не может излучать низкие частоты из-за эффекта короткого замыкания. При установке громкоговорителя в бесконечный экран или в другой вид оформления излучаемая им акустическая мощность зависит от активной составляющей сопротивления излучения Рак=1/2v 2 Rизл. Реактивная составляющая сопротивления излучения определяет только присоединенную массу воздуха.На низких частотах,когда длина волны больше размеров излучателя,вокруг него распространяется сферическая волна,при этом на низких частотах излучение мало,преобладает реактивное сопротивление,по мере повышения частоты возрастает активное сопротивление,которое в сферической волне равно R изл = cS(ka) 2 /2 (в плоской волне оно больше и равно R изл= с S ),S-площадь излучателя, а - его радиус, к- волновое число. Особенностью сферической волны является еще и то, что в ней давление достаточно быстро падает пропорционально расстоянию p~1/r . Обеспечить излучение на низких частотах(т.е. устранить эффект короткого замыкания)и приблизить форму волны к плоской можно, если излучатель поместить в трубу сечение которой возрастает постепенно. Такая труба и называется рупором.
Входное отверстие рупора, в котором располагается излучатель называется горлом, а выходное отверстие, излучающее звук в окружающую среду, - устьем. Поскольку рупор должен увеличивать нагрузку на диафрагму, горло должно иметь маленький радиус(площадь),только при этом происходит эффективная трансформация энергии. Но при этом он должен иметь достаточно большой диаметр устья, т.к. в узких трубах,где длина волны- -больше радиуса выходного отверстия -а-,(т.е. выполняется условие >8a),большая часть энергии отражается обратно, создавая стоячие волны, это явление используется в музыкальных духовых инструментах. Если отверстие трубы становится больше (<a/3),то Rизл приближается к сопротивлению воздушной среды и волна беспрепятственно излучается в окружающее пространство устьем рупора.
Форма образующей рупора должна быть выбрана таким образом, чтобы уменьшить "растекание" энергии, т.е. быстрый спад звукового давления,следовательно трансформировать сферическую форму фронта волны таким образом, чтобы она приближался к плоской волне, что увеличивает сопротивление излучения (в плоской волне оно выше чем в сферической) и уменьшает скорость убывания давления; кроме того, выбор формы образующей позволяет концентрировать звуковую энергию в заданном угле, т. е. формирует характеристику направленности.
Таким образом, рупор должен иметь небольшие размеры горла, причем сечение у горла должно медленно возрастать, размеры же устья следует увеличивать. Чтобы большие размеры устья могли быть достигнуты при приемлемой осевой длине рупора, скорость возрастания сечения рупора должна возрастать по мере увеличения площади сечения(рис.8.33). Этому требованию отвечает, например, экспоненциальная форма рупора:
Sx=S 0 e x , (8.2)
где Sо - сечение горла рупора; Sx - сечение рупора на произвольном расстоянии х от горла; - показатель расширения рупора. Единицей измерения является 1/м. Показатель расширения рупора есть величина, измеряемая изменением сечения рупора, приходящимся на единицу его осевой длины. Экспоненциальный рупор изображен на рис. 2, где показано, что отрезку осевой длины рупора dL соответствует постоянное относительное изменение сечения. Анализ волновых процессов, происходящих в экспоненциальное рупоре, показывает, что сопротивление излучения, на которое нагружен излучатель, зависит от частоты (рис.8.34). Из графика следует, что в экспоненциальном рупоре волновой процесс возможен лишь при условии, что частота колебаний излучателя превышает некоторую частоту, называемую критической (fкр). Ниже критической частоты активная составляющая сопротивления излучения рупора равна нулю, сопротивление является чисто реактивным и равным инерционному сопротивлению массы воздуха в рупоре. Начиная с некоторой частоты, которая примерно на 40% выше критической, активное сопротивление излучения превышает реактивное, поэтому излучение становится достаточно эффективным. Как следует из графика на рис.8.34, на частотах, более чем в четыре раза превышающих критическую частоту, сопротивление излучения остается постоянным. Критическая частота зависит от показателя расширения рупора следующим образом: кр= с/2, где с - скорость звука. (8.3)
При значении скорости звука в воздухе при температуре 20град 340м/сек, можно получить следующее соотношение между показателем расширения рупора и критической частотой f кр (Гц): ~0,037f кр.
От показателя расширения рупора зависит не только величина критической частоты рупора, а следовательно, и частотная характеристика сопротивления излучения, но и габариты рупора. Осевая длина рупора может быть определена из формулы (1) при х=L как:
L=1/ ln S l / S 0 (8.4)
Из выражения (3) можно сделать следующий вывод: поскольку для снижения критической частоты рупора следует уменьшать показатель расширения рупора(2), осевая длина рупора L должна при этом увеличиваться. Эта зависимость составляет главную проблему использования рупорных громкоговорителей в высококачественных акустических системах и служит причиной применения "свернутых" рупоров. Следует указать, что при построении графика сопротивления излучения экспоненциального рупора (рис.8.36) не учтено отражение волн от устья внутрь рупора, которое всегда частично имеет место для рупоров конечной длины. Образующиеся при этом стоячие волны создают некоторые колебания в значениях сопротивления излучения. Отражение звука от устья рупора происходит только в области нижних частот. При увеличении частоты акустические свойства сред (в рупоре и вне рупора) выравниваются, отражение звука внутрь рупора не происходит, входное акустическое сопротивление рупора остается почти постоянным.
Предрупорная камера: поскольку излучаемая акустическая мощность громкоговорителя зависит от активного сопротивления излучения и колебательной скорости излучателя, то для ее увеличения в узкогорлых рупорных громкоговорителях используется принцип акустической трансформации сил и скоростей, для чего размеры горла рупора 2 в несколько раз уменьшают в сравнении с размерами излучателя 1 (рис.8.35). Образующийся объем между диафрагмой и горлом рупора 3 называется предрупорной камерой. Можно условно представить ситуацию в предрупорной камере как колебания поршня, нагруженного на широкую трубу площадью S 1, переходящую в узкую трубу S 0 (рис.8.35).Если бы поршневая диафрагма была нагружена только на широкую трубу с площадью равной площади диафрагмы (широкогорлый рупор),то ее сопротивление излучения было бы равно R изл= с S 1 ,и излучаемая ею акустическая мощность приближенно была бы равна Ра= 1/2R изл v 1 2 =1/2 с S 1 v 1 2 (эти соотношения строго выполняются только для плоской волны,но могут быть при определенных допущениях применяться и в данном случае.)При установке диафрагмы в предрупорную камеру, т.е. нагрузке ее на вторую трубу с узким входным отверстием, возникает дополнительное сопротивление(импеданс)колебаниям диафрагмы (за счет отраженной волны возникающей на стыке двух труб).Величина этого импеданса Z L (отнесенного к месту входа во вторую трубу т.е. при х=L)может быть определена из следующих соображений: если допустить, что воздух в предрупорной камере несжимаем, то давление р, которое создается в камере при действии силы F 1 на поршень(диафрагму) площадью S 1 , передается воздуху в горле рупора и обусловливает силу F 0 , действующую в горле рупора с площадью S 0 :
р= F 1 /S 1 , F 0 =pS 0 (8.5).
Отсюда получаются следующие соотношения:F 1 /S 1 =F 0 /S 0 , F 1 /F 0 =S 1 /S 0 . Отношение площади излучателя к площади горла рупора S 1 /S 0 называется коэффициентом акустической трансформации и обозначается п. Cледовательно,отношение сил можно представить как: F 1 =nF 0 . Из условия равенства объемных скоростей диафрагмы и воздуха в устье рупора (т. е. из условия сохранения объема воздуха вытесняемого диафрагмой при смещениях из предрупорной камеры) получаются соотношения: S 1 v 1 =S 0 v 0 или:v 0 /v 1 =S 1 /S 0 =n. (8.6).
Полученные соотношения позволяют сделать следующий вывод: диафрагма под действием большей силы (F 1 > F 0) колеблется с меньшей скоростью (V 1 <. V 0), значит, она испытывает большее сопротивление среды при колебаниях. Значение Z L в таком случае (учитывая, что импеданс по определению есть отношение силы к скорости колебаний Z L =F 1 /v 1) будут равны с учетом соотношений (8.5)и (8.6): Z L =F 1 /v 1 =S 1 p/v 1 =S 1 p/{v 0 S 0 /S 1 }=(S 1 2 /S 0 2)S 0 p/v 0 . (8.7)
Если бы поршень стоял на входе узкой трубы, то его сопротивление было бы равно Rизл=сS 0 ,при этом по определению Rизл=F 0 /v 0 =S 0 p/v 0 ,т.е. S 0 p/v 0 =сS 0 , подставив это выражение в формулу (8.7) получим:
Z L =(S 1 2 /S 0 2 )S 0 с =(S 1 /S 0 ) S 1 с. (8.8)
Такое умножение импеданса сS 0 на коэффициент(S 1 2 /S 0 2 ) эквивалентно применению некоторого понижающего трансформатора,что видно на соответствующей эквивалентной электрической схеме (рис.8.37)
Следовательно,если при наличии дополнительного сопротивления излучаемая акустическая мощность увеличится и будет равна:
Ра=1/2 cZ L =1/2 с S 1 v 1 2 (S 1 /S 0 ). (8.9)
Таким образом, использование акустической трансформации за счет предрупорной камеры позволяет увеличить акустическую мощность в (S 1 /S 0) раз, что существенно увеличивает эффективность работы рупорного громкоговорителя. Величина коэффициента акустической трансформации ограничена, так как она зависит от площади излучателя (S 1) и площади горла рупора (Sо). Увеличение площади излучателя связано c возрастанием его массы. Излучатель большой массы имеет на верхних частотах имеет большое инерциальное сопротивление, которое становится соизмеримым с сопротивлением излучения. В результате на верхних частотах уменьшается колебательная скорость, следовательно, и акустическая мощность. Коэффициент акустической трансформации увеличивается при уменьшении площади горла рупора, но это также допустимо в определенных пределах, т.к. приводит к увеличению нелинейных искажений. Обычно коэффициент акустической трансформации выбирают порядка 15-20.
Эффективность рупорного громкоговоритель может быть приближенно оценена по формуле: КПД=2R E R ET /(R E +R ET ) 2 x100%, (8.10)
где R E -активное сопротивление звуковой катушки, R ET =S 0 (BL) 2 /cS 1 2 ,где B-индукция в зазоре, L-длина проводника. Максимальное КПД равное 50%достигается, когда R E = R ET , что на практике получить не удается.
Нелинейные искажения в рупорных ГГ определяются как обычными причинами,возникающими в головках громкоговорителей: нелинейным взаимодействием звуковой катушки с магнитным полем,нелинейной гибкостью подвеса и др.,так и особыми причинами,а именно высоким давлением в горле рупора,при этом начинают сказываться термодинамические эффекты, а также нелинейная компрессия воздуха в предрупорной камере.
Излучатель, который используется для рупорных громкоговорителей представляет собой обычный электродинамический громкоговоритель.Для широкогорлых рупоров (без предрупорной камеры) это мощный низкочастотный громкоговоритель.Широкогорлые рупора используются сейчас в качестве низкочастотного оформления в ряде конструкций акустических агрегатов,например ф Genelek (эта технология называется waveguide TL),портальных систем для озвучивания и т.д.
В узкогорлых рупорных громкоговорителях применяются специальные типы электродинамических громкоговорителей (обычно они называются драйверы ).Пример конструкции показан на рис.8.32. Как правило, они имеют купольную диафрагму из жестких материалов (титановая, бериллиевая,алюминиевая фольга, пропитанная стеклоткань и др.), изготовленную вместе с подвесом (синусоидальной или тангенциальной гофрировки).К наружному краю диафрагмы крепится звуковая катушка (каркас из алюминиевой фольги или жестких видов бумаги с двух или четырехслойной намоткой).Подвес закрепляется специальным кольцом на верхнем фланце магнитной цепи. Над диафрагмой устанавливается противоинтерференционный вкладыш (тело Венте)-акустическая линза для выравнивания фазовых сдвигов акустических волн излучаемых различными участками диафрагмы. В некоторых высокочастотных моделях используются специальные кольцевые диафрагмы.
Для анализа работы рупорных громкоговорителей в области низких частот используется метод электромеханических аналогий. Методы расчета в основном используют теорию Thiele-Small ,на которой построены методики расчета обычных диффузорных громкоговорителей. В частности, измерение параметров Thiele-Small для драйвера позволяют оценить форму АЧХ для низкочастотных рупорных громкоговорителей. На рис.8.37 показана форма АЧХ,где частоты перегиба кривой определяются следующим образом:f LC =(Q ts)f s /2; f HM = 2f s / Q ts ; f HVC =R e / L e ; f HC =(2Q ts)f s V as /V fs ;где Q ts –общая добротность;f s \резонансная частота излучателя; R e ,L e –сопротивление и индуктивность звуковой катушки,V fs –эквивалентный объем,V as -объем предрупорной камеры.
Полный расчет структуры звукового поля,излучаемой рупорными громкоговорителями, в том числе с учетом нелинейных процессов, производится численными методами (МКЭ или МГЭ),например, с помощью пакетов программ:http://www.sonicdesign.se/ ;http://www.users.bigpond.com/dmcbean/ ; http:/melhuish.org/audio/horn.htm.
Поскольку одной из главных задач рупорных громкоговорителей является формирование заданной характеристики направленности, что имеет принципиально важное значение для систем озвучивания различного назначения, то в настоящее время используется большое разнообразие форм рупоров , основные из которых следующие:
= экспоненциальный рупор, с ним сделано большинство рупорных громкоговорителей для озвучивания открытых пространств,например отечественные модели 50ГРД9,100ГРД-1 и др;
= секционные рупора, которые были разработаны для борьбы с обострением характеристики направленности на высоких частотах (рис.8.38).Секционный рупор состоит из некоторого количества рупоров небольших размеров,соединенных вместе горлами и устьями. При этом их оси оказываются развернутыми в пространстве веером, хотя направленность каждой ячейки обостряется с частотой, общая направленность группового излучателя остается широкой.
=радиальный рупор имеет различную кривизну по разным осям (рис.8.39а,б).Ширина диаграммы направленности показана на рис.8.43б., из которого видно, что в горизонтальной плоскости она почти постоянна, в вертикальной площади уменьшается Такие виды рупоров применяются в современных студийных мониторах, кроме того, они используются в кинотеатральных системах.
Для расширения характеристики направленности в рупорных громкоговорителях применяются также акустические рассеивающие линзы(рис.8.40).
=дифракционный рупор (рис.8.41а,б) имеет узкое открытие в одной плоскости и широкое в другой. В узкой плоскости он имеет широкую и почти постоянную диаграмму направленности, в вертикальной более узкую. Варианты таких рупоров широко используются в современной звукоусилительной технике.
Рупора равномерного покрытия (после ряда лет исследований были созданы на фирме JBL), позволяют контролировать характеристику направленности в обеих плоскостях (рис.8.42а,в).
Особая форма свернутых рупоров применяется для создания низкочастотных излучателей рис.8.43. Первые кинотеатральные системы со свернутым рупором для кино были созданы еще в 30 годы. Свернутые рупоры как в узкогорлых так и в широкогорлых громкоговорителях широко используются в настоящее время для высококачественных контрольных агрегатов, для мощных акустических систем в концертно-театральной аппаратуре и др.
В производстве имеются в настоящее время и другие разновидности рупоров как для аппаратуры звукоусиления, так и для бытовой аудиоаппаратуры. В практике озвучивания больших концертных залов, дискотек, стадионов и др. используются также подвесные комплекты рупорных громкоговорителей называемые кластерами.
