Громкоговорители и телефоны

Страница 2

Телефоны применяются в бытовой аппаратуре и связи. Стереофонические телефоны дают возможность полного разделении правого в левого каналов микрофон - усилитель - телефон - ухо.

Электромагнитные телефоны (например, типа ТК-47) применяются в телефонных аппаратах и переговорных устройствах. Принцип действия: на постоянный магнитный поток системы, состоящей из постоянного магнита и магнитопровода (полюсных наконечников), накладывается переменный поток звуковой частоты, создаваемый надетыми на магнитопровод катушками, к которым подводится напряжение звуковой частоты. Перед полюсными наконечниками находится ферромагнитная диафрагма (мембрана). Под воздействием постоянного и переменного магнитных потоков, пронизывающих диафрагму, мембрана колеблется в такт с переменным магнитным потоком и излучает акустическую волну, поступающую в ухо. В результате возникает ощущение звука.

При одинаковом звуковом давлении (отдаче) телефоны разного сопротивления имеют разные чувствительности. Чтобы сравнить телефоны, вводят понятие приведенной чувствительности: Мпр= Мт [Zт]/Zст, где Мпр - приведенная чувствительность телефона, Па/В; Мт - его чувствительность (отношение звукового давления к подводимому напряжению); [Zт] - модуль его электрического сопротивления; Zст - стандартное сопротивление, которое в телефонии принимается равным 600 Ом. Средняя чувствительность телефона типа ТК-47 в диапазоне 300 Гц .3 кГц составляет 15 .- 17 Па/В, а сопротивление его катушек постоянному току - 130 Ом В переговорных устройствах и на радиостанциях в основном применяется телефон типа ТА-4, частотная характеристика которого более равномерна, средняя чувствительность в диапазоне 300 Гц . 4 кГц составляет 3 Па/В при сопротивлении постоянному току 2,2 кОм в 15 Па/В - при сопротивлении 65 Ом. Более сложную магнитную систему имеет телефон типа ДЭМК-6А. Для того чтобы при изменениях атмосферного давления его диафрагма не прогибалась внутрь или не выпучивалась, телефон снабжен керамической пробкой, пропускающей воздух, но не пропускающей влагу. Средняя чувствительность составляет 20 Па/В при сопротивлении постоянному току 130 Ом. Несколько отличается от него телефон типа ДЭМК-7Т. В нем нет керамической пробки, а в основании проделан ряд отверстий, что придает его частотной характеристике многорезонансный характер, как, например, у телефона типа ТА-4, Электрические эквивалентные схемы телефонов типов ДЭМК-6А и ТК-47 одинаковы. При сравнительном рассмотрении частотных характеристик чувствительности перечисленных телефонов нужно учитывать; что они не приведены к стандартному сопротивлению 600 Ом н поэтому располагаются на равных уровнях.

Для прослушивания радиопередач, звукового сопровождения телепередач и звукозаписи применяются стереофонические телефоны в основном элек-

Рис. 1. Устройство телефона:

а - тип ТДС-1 (1 - малый электродинамический громкоговоритель; 2 - корпус; 3 - решетка; 4 - мягкий амбушюр; 5 - контакт; 6 - звукопоглощающий материал); б - квадрофонический ( 1,2 - громкоговорители соответственно переднего и заднего каналов; 3 - амбушюр; 4 - корпус); в,г - изодинамический.

тродинамического типа. Описание принципа действия этого типа телефонов приводится ниже; в качестве примера приведем конструкцию телефона ТДС-1 (рис. 1, а). В корпусе находится малый электродинамический громкоговоритель с диффузором или полусферической диафрагмой. Пространство между ним и корпусом заполнено звукопоглощающим материалом (поролон). Перед громкоговорителем находится перферированная решетка.

К краю корпуса примыкает мягкий амбушюр, прилегающий к ушной раковине. Пара таких телефонов позволяет получить высококачественное воспроизведение особенно низших частот при малой мощности, обеспечивая хороший стереофонический эффект н довольно надежно изолируя слушателя от внешних шумов, а окружающих от звуков воспроизведения. Устройства квадрафонического телефона схематически показано на рис. 1 б. Его основным отличием является то, что на каждое ухо действуют два громкоговорителя. На рисунке приведены громкоговорители переднего и заднего каналов, например правых каналов. Так же устроен телефон перед него и заднего левых каналов. Преобразователи передних каналов располагаются при надевании наушников прямо против входа в слуховые каналы, а задние смещены за ушную раковину, что не сколько ослабляет высокие частоты. Иногда оба громкоговорителя включаются через специальный электрический контур, позволяющий подчеркнуть низкие частоты для одного преобразователя и высокие для другого.

Электродинамические головные телефоны построены на электродинамическом принципе, но без применения громкоговорителей. Наиболее- известный из них - изодинамический. Он состоит из магнитной системы и диафрагмы. Оригинальная магнитная система, в свою очередь, состоит из двух дискообразных магнитов, например, из феррита бария, намагниченных так, что каждый из них имеет три пары полюсов. Например, центральная часть, ограниченная окружностью, имеет полярность N , следующая кольцевая - S, а наружная кольцевая - N. Таким образом, по поверхности магнита проходят два радиальных магнитных потока. Так же намагничен и второй магнит, Магниты по всей плоскости перфорированы для того, чтобы обеспечить проход звука через отверстия при колебаниях диафрагмы из синтетической пленки, натянутой между магнитами на равных расстояниях от поверхности каждого из них. На пленку нанесен проводник в виде спирали. В том месте, где встречаются противоположно направленные потоки (окружность, проходящая через точку А), витки спирали начинают идти в обратном направлении. Следовательно, сохраняется взаиморасположение магнитного поля и электрического тока. Диафрагма изодинамического телефона возбуждается по всей поверхности, поэтому он очень эффективен, имеет весьма равномерную частотную характеристику и ничтожные линейные искажения.

В пьезоэлектрических телефонах используются пьезоэлектрические синтетические пленки. Фирма "Пайонир" применяет пленку поливинилиденфлуорид. Она имеет разную толщину (от 8 до 30 мкм), малую жесткость и удовлетворительные пьезоэлектрические параметры. Качество такого телефона достаточно высокое. При этом он не требует напряжения поляризации (см. ниже описание электростатических громкоговорителей).

Рис. 2. Устройство диффузионного электродинамического громкоговорителя:

1 - звуковая катушка; 2 - диффузор; 3 - подвес диффузора; 4 - корпус; 5 - шайба; 6, 8 - фланцы; 7 - магнит; 9 - керн; 10 - кольцевой зазор; 11 - отверстия для выхода тыльного излучения.

Диффузорные электродинамические громкоговорители. В диффузорном громкоговорителе диффузор (рассеиватель),входящий в его механическую подвижную систему, выполняет функции преобразования механических колебаний в акустические и излучения звука.

Процесс излучения звуковых волн довольно прост: при своих колебаниях диафрагма приводит в движение частицы прилегающего к ней воздуха, создавая попеременно его сжатие и разрежение. Колебания этих частиц передаются соседним слоям воздуха и т. д., создаются волны сжатия и разрежения, которые движутся со скоростью звука вдаль. На рис. 2 приведен схематический чертеж электродинамического громкоговорителя. Принцип его действия заключается в том, что катушка с накатанным на нее проводом; находящаяся в радиальном магнитном поле, при пропускании через нее переменного тока i испытывает действие силы F = Bli где В - индукция в зазоре; l - длина провода.

Эта сила приводит в движение диффузор, жестко скрепленный с катушкой (называемой звуковой) и подвешенный к корпусу по внешнему краю, а также центрируемый шайбой. В результате диффузор является поршневым излучателем и имеет одну степень свободы колебаний (только по осевому направлению). Магнитное поле создается кольцевым постоянным магнитом (в ряде громкоговорителей магнитом служит керн) и магнитной цепью из двух фланцев и керна. Между керном и верхним фланцем есть кольцевой зазор, в котором размещена звуковая катушка, свободно колеблющаяся в нем. Чтобы диффузор не изгибался как мембрана и для создания необходимой жесткости, ему обычно придают Форму усеченного конуса с круговым или эллиптическим основанием. Тем не менее на высших частотах диффузор, изгибаясь, колеблется как мембрана: волны изгиба двигаются от центра к периферии и обратно, создавая стоячие волны по радиусам диффузора. Для больших диаметров диффузора (около 25 см) эти колебания начинают появляться на частотах выше 1500 Гц, для меньших - на более высоких частотах и воспринимаются слушателем как искажения звука.