Скачать

Радиовещание и электроакустика

Министерство Образования Республики Казахстан

Алматинский Институт Энергетики и Связи

Кафедра РТ

Конспект лекций

по дисциплине "Радиовещание и электроакустика"

Выполнил: ___________________

___________________

Принял: ____________________

Алматы 1999

Содержание

1. Микрофоны............................................................................................................... 3

2. Громкоговорители................................................................................................... 5

3. Волновая и статистическая теория акустических процессов помещения...... 7

1. Микрофоны

Микрофоны как преобразователи акустических колебаний в электрические сигналы выполняют роль входных элементов в лю­бых радиовещательных системах и бытовых радиовещательных комплексах, установках озвучения и звукоусиления. Особенно вы­сокие требования предъявляются к микрофонам при передаче и записи художественных программ. Преобразование звука в элек­трический сигнал должно производиться с высокой информацион­ной точностью, и технические требования к микрофонам очень высоки. Требуется обеспечить высокую разборчивость и узнавае­мость речевого сигнала, избежать появления различных искаже­ний и помех в пределах динамических диапазонов, достигающих при музыкальных программах 90... 100 дБ в частотной полосе до 15 кГц и более. Кроме того, нужно удовлетворять и эстетическим требованиям зрителей. Микрофон является связующим звеном между исполнителями и аппаратным комплексом радиовещатель­ной системы. При создании звуковой партии телевизионных про­грамм (например, эстрадных) он часто попадает в кадр изобра­жения. Это обстоятельство вызывает необходимость соответствия его конструкции современному дизайну.

Вещательные микрофоны стараются сделать обтекаемой фор­мы и малых размеров. Микрофон, помещенный в звуковое поле, нарушает его однородность из-за отражения звуковой волны от внешних поверхностей корпуса. Обтекаемая форма снижает от­ражения до минимума, позволяя на низких частотах звукового диапазона, где длина волны намного больше размера микрофона, ими пренебрегать, а при сравнимых размерах их учитывать. Ма­лые размеры микрофона позволяют считать его системой с сосре­доточенными параметрами.

Свойства микрофонов описываются многими техническими параметрами, основными из которых являются следующие:

1. Чувствительность—отношение напряжения U в вольтах на выходе микрофона к звуковому давлению р_зв в паскалях, воздей­ствующему на его входной элемент:

.

Чувствительность различна для ненагруженного микрофона в режиме холостого хода (если нагрузочное сопротивление не под­ключено и измеряется ЭДС на выходе микрофона) и нагружен­ного на номинальное активное сопротивление R_ном (обычно 250...1000 Ом). При определении чувствительности и других параметров микрофонов оговариваются и условия измерения. Обычно исполь­зуется методика измерения в «свободном» звуковом поле. Звуко­вое давление в определенной точке поля измеряется с помощью специального измерительного микрофона очень малых размеров. Далее в эту точку поля вместо измерительного микрофона поме­щают рабочий и измеряют его выходное напряжение относительно звукового давления, которое было измерено в его отсутствии. Оговаривается и частота, на которой определяется чувствитель­ность (обычно 1000 Гц).

Чувствительность зависит и от того, под каким углом она из­меряется по отношению к акустической оси микрофона. Для уточ­нения вводят термин «осевая чувствительность» Е_м.ос, поясняющий, что она измерена в направлении акустической (рабочей) оси.

Чувствительность выражают в виде уровня в децибелах отно­сительно ее условной величины — 1 В/Па.

Пользуются представлением осевой чувствительности в виде ее стандартного уровня. Стандартным уровнем осевой чувствитель­ности n_о.м называется выраженное в децибелах отношение мощ­ности Р, развиваемой микрофоном на номинальной нагрузке R_ном(при действующем на микрофон звуковом давлении р_зв=1 Па), к мощности 1 мВт:

где и—напряжение на нагрузке, численно равное чувствитель­ности микрофона при р_зв ==1 Па.

2. Направленность и характеристика направленности, вы­раженная через отношение чувствительности микрофона, изме­ряемой под различными углами оси симметрии микрофона относи­тельно нулевой координаты азимутальной плоскости. Характерис­тики (или диаграммы) направленности симметричны относительно акустической оси микрофона, однако могут иметь различную форму при различных частотах. Поэтому свойства направленно­сти характеризуются семейством диаграмм, построенных для ряда выбранных частот.

Направленный микрофон может обладать определенной чув­ствительностью не только с фронтальной стороны, обращенной к источнику звука, но и с обратной. Этот фактор учитывается от­дельным параметром «фронт-тыл», измеряемым путем поворота микрофона по отношению к направлению на источник звука на 180° и сравнения чувствительности при таком положении относи­тельно прямого положения.

3. Частотная характеристика—это зависимость осевой чувст­вительности или ее уровня от частоты. Ее отклонения от горизон­тальной линии в номинальном диапазоне для данного типа мик­рофона определяют частотные искажения. Сам номинальный час­тотный диапазон определяют по допустимым спадам чувствитель­ности в области нижних и верхних частот.

4. Уровень собственного шума микрофона, выраженный обыч­но через уровень эквивалентного ему звукового давления р_ш, от­несенный к значению порогового восприятия p_o=2×10^-5 Па.

При детальном анализе микрофонов или же их отдельных эле­ментов приведенные основные параметры могут быть дополнены другими, обычно удовлетворяющими требованиям (коэффициент нелинейных искажений, динамический диапазон и пр.).

2. Громкоговорители

Согласно принятому определению, под громкоговорителями понимаются пассивные электроакустические преобразователи, предназначенные для излучения звука в окружающее пространст­во. По способам излучения громкоговорители подразделяются на диффузорные — непосредственного излучения колеблющейся диа­фрагмой с гибкой подвеской и на рупорные — излучения с по­мощью жесткого рупора. Конструктивно каждый из громкогово­рителей представляет собой совокупность двух независимых уз­лов — головки и акустического оформления, согласованных по акустическим свойствам. Головка громкоговорителя — это собст­венно преобразователь сигналов звуковой частоты из электриче­ской формы в акустическую — содержит все необходимые для этого конструктивные элементы, определяемые способом электро­акустического преобразования. Акустическое оформление являет­ся элементом громкоговорителя, не участвующим в процессе ука­занного преобразования; оно лишь обеспечивает эффективное излучение звука в пространстве с помощью различного вида акусти­ческих экранов, ящиков, рупоров в разных вариантах построения. Основой для конструирования диффузорных громкоговорителей являются серийно выпускаемые специализированными предприяти­ями головки с различными электрическими и конструктивными па­раметрами, а сам громкоговоритель в зависимости от задаваемого класса качества комплектуется одной или несколькими головка­ми, в сумме дополняющими друг друга по акустическим свойст­вам. При разработке громкоговорителей часто налагается условие совмещения его с другим устройством: радиоприемником, магни­тофоном, телевизором, абонентским устройством проводного веща­ния и пр. В этих случаях головки располагают в общих корпусах и громкоговорители называют встроенными. Если же громкого­ворители создаются в отдельных корпусах как независимые уст­ройства, то их называют выносными. К ним принадлежат, напри­мер, звуковые колонки для стереофонического воспроизведения, бытовые электроакустические системы повышенного качества зву­чания и пр.