مبانی آکوستیک

بلندگوها 

بخش سوم

مثال عددی در باره بلند گوی با تابش مستقیم.

برای ذکر مثالی که تجزیه و تحلیل بخش 10.2 را نمایان سازد فرض کنیم بلندگوی پیستون مانندی که در دیوار بیکرانی نصب شده دارای مشخصات زیر باشد

جرم پيچك صوتی،  = 0.0015kg

جرم پیستون،

جرم کل دستگاه متحرك،

شعاع پیستون،  (معادل با بلندگوی 8 اینچی)

پایای سختی،

مقاومت مکانیکی، ( kg/sec ) اهم مکانیکی

القای پیچك صوتی، میلی هنری  

مقاومت الکتریکی پیچك صوتی، اهم

طول هادی پیچیده به در و پیچك صوتی،

چگالی شار مغناطیسی،

عامل تبدیل،

مقاومت تابش و راكتانس با رابطه های زیر داده شده اند

در فرکانسهای کم که  است، یعنی سیکل بر ثانیه باشد به جای دو تابعی که امپدانس پیستون را می دهند می توان مقدارهای تقریبی را که دو معادله 7.72a  و 7.73a می دهند به کار برد، بی آنکه اشتباه از 10 درصد بیشتر شود. پس در فرکانسهای کمتر از 275 سیکل بر ثانیه مقدارهای   و  است. در فرکانسی که مربوط به  باشد تابع  به حدود صد در صد مقدار نهاییش، واحد، می رسد. پس، در فرکانسهای بیش از 1100 سیکل بر ثانیه،  است.

فرکانس  متعلق به رزونانس مکانیکی، وقتی از رابطه

حساب شود مساوی می شود با  سیکل بر ثانیه. برای اینکه کارآیی یا باز داده پیستون را حساب کنیم نخست لازم است که مقدار امپدانس مکانیکی آن را بوسیله رابطه 10.1 برحسب فرکانس تعيين کنیم. در شكل 10.4 مقدارهای مقاومت مکانیکی  و راكتانس مکانیکی  و مقدار کلی امپدانس  که هر سه از طریق محاسبه به دست آمده اند رسم شده است. در شکل آشکار است که مقاومت مکانیکی در فرکانسهای کم از مقدار حداقل خود که يك اهم مکانیکی است به کندی شروع به صعود می کند، و در فاصله فرکانسهای 100 و 1000 به سرعت بالا می رود، و در فرکانس بالاتر، در اطراف 14 اهم مکانیکی کم و زیاد می شود. در فرکانسهای خیلی کم راكتانس دارای مقدار منفی نسبتا زیادی است، و این از سختی دستگاه تعليق ناشی می شود. این راکتانس در فرکانس رزونانس 62 سیکل بر ثانیه صفر می شود. وقتی فرکانس زیاد شود مقدار راكتانس مثبت می گردد و رفته رفته افزایش می یابد، و در فرکانسهای بالاتر از 1000 سیکل بر ثانیه ممکن است آن را برابر با  جرم تنها دانست.  در فرکانس رزوناس حداقل مقدار ، 1.085 اهم مکانیکی، را دارد، و برای تمام فرکانسهای دیگری که نزديك به فرکانس رزونانس نباشند مقدار آن را برابر با مقدار راكتانس می توان گرفت.

در شکل 10.5 مقدارهای کارآیی الکترو آکوستیکی بلندگو که بوسیله معادله 10.14a محاسبه شده رسم گردیده است. دیده می شود که کار آیی در فرکانس رزونانس مکانیکی دارای حداکثر 6.1 درصد می گردد. در فرکانس کمتر از این فرکانس، کارآیی به سرعت کاهش می یابد، زیرا متناسب است با و متناسب است با  پس در این فاصله کارآیی متناسب می شود با توان چهارم فرکانس. در فاصله بين 200 و 1000 سیکل بر ثانیه میزان افزایش مقاومت تابش یعنی  بر حسب فرکانس عینا برابر است با زیاد شدن امپدانس مکانیکی  ، که آن را جبران می کند، و در نتیجه کار آیی تقریبا نزديك به مقدار 1.5 درصد باقی می ماند. در فرکانس بالاتر مقاومت تا بش تقريبية ثابت باقی می ماند و حال آنکه  که تقریبا برابر است با   با زیاد شدن فرکانس افزایش می یابد، و در نتیجه کارآیی به سرعت تنزل می کند.

در شکل 10.6 مقدارهای امپدانس حرکتی   با مؤلفه هایش که عبارت باشند از مؤلفه مقاومتی و القایی، که بوسیله معادله های 10.11 و 10.12 و 10.13 محاسبه شده رسم گردیده است. مقاومت حرکتی  در فرکانس رزونانس مکانیکی تا مقدار ماکسیمم 1.5 اهم الکتریکی ترقی می کند. ولی در این فرکانس بخصوص فقط 1.5 أهم از کل این مقاومت بسیار زیاد حرکتی مربوط به تابش آکوستیکی است، و بقیه آن مربوط است به مقاومت مکانیکی  که از آن دستگاه تعلیق است. در فرکانسهای دور از فرکانس رزونانس مقاومت حرکتی اصولا از جنس القایی است، یعنی در فرکانسهای کمتر از فرکانس رزونانس مثبت است

در شکل 10.7 مقدارهای امپدانس کلی در داده  که در دو انتهای مدار پیچش صوتی موجود است، و همچنین مؤلفه های مقاومتی و القایی آن نیز ترسیم گردیده اند. مؤلفه مقاومتی آن مشابه است به آنچه در شكل 10.6 رسم شده؛ با این تفاوت که به تمام مقدارها به اندازه 5 اهم بابت مقاومت الکتریکی پیچک صوتی در جریان پیوسته، اضافه گردیده است. در فرکانسهای کم مؤلفه القایی از ابتدا برابر با راكتانس متعلق به امپدانس حرکتی است. ولی در فرکانس 450 سیکل بر ثانیه راكتانس القایی  پیچک که در این حالت مثبت است مساوی می شود با راكتانس حرکتی که در این حالت منفی است، و در نتیجه این دومین فرکانسی است که در آن راكتانس الکتریکی به صفر تبدیل می گردد. بالاخره در فرکانس بیش از 4000 سیکل بر ثانیه دیده می شود که راکتانس القایی بزرگترین مؤلفۀ امپدانس الکتریکی در داده است. باید در نظر داشت که در فاصله فرکانسهای 200 تا 2000 سیکل بر ثانیه، امپدانس در داده در درجه اول مقاومتی است و مقدار آن تقریبا برابر است با مقاومت جریان پیوسته پيچك صوتی. به علت ثابت بودن این خاصیت بیشتر کارخانه های بلند گوسازی فرکانسی را که در آن امپدانس در داده تعيين گشته است ذکر نمی کنند. عموما امپدانس در داده در فرکانسی که کمی بیشتر از فرکانس رزونانس است تعیین گردیده و مقدارش از مقاومتی که در جریان پیوسته حاصل می شود بیشتر اشت.

در شکل 10.8 سه منحنی رسم گردیده که هر کدام بازداد؛ آکوستیکی محاسبه شده بلندگو را که بر حسب وات است به متابعت فرکانس نشان میدهند. مقدارهای محاسبه شده که در منحنی A رسم گردیده اند از معادله 10.15 به فرض اینکه شدت درداده معادل با 2 آمپر باشد به دست آمده اند. همچنين، منحنی B توسط معادله  رسم شده، و فرض این است که توان در داده 20 وات باشد. و بالاخره منحنی C را به كمك معادله 10.17 با فرض اینکه ولتاژ در داده 10 ولت باشد رسم کرده اند. باید دانست که این سه مقدار مربوط به شدت، توان، و ولتاژ را طوری فرض کرده اند که مقدار توان آکوستیکی باز داده بلندگو در فاصله 400 تا 1000 سیکل بر ثانیه تقریبا ثابت بماند. برعکس وقتی به فرکانس رزونانس مکانیکی 62 سیکل بر ثانیه نزدیک می شوند هر سه مقدار باز داده اختلاف کلی پیدا می کنند. بازداده بلندگو در فرکانس رزونانس وقتی که شدت وارد به آن 2 آمپر باشد بیست برابر بزرگتر از وقتی است که ولتاژ در داده آن را 10 ولت بگذاریم. در نتیجه این خاصیت واضح است اگر لازم باشد كه يك تقویت کننده جریان برای تمام فرکانسها بدون در نظر گرفتن بار امپدانس بلندگو يك مقدار شدت ثا بت تولید کند، بلندگو در نزدیکی فرکانس رزونانس يك تابیدگی ماکسیمم تولید می کند. نرمترین بازداد: آکوستیکی در حدود این فرکانس که بوسیله تقویت کننده حاصل می گردد وقتی تأمین می شود که تقویت کننده بین توان ثابت و ولتاژ ثابت باقی بلندگوها بماند. خوشبختانه این خاصیت در بسیاری از انواع تقویت کننده های توانی با فرکانسهای قابل شنیدن موجود است. مقدار نسبتا زیاد امپدانس حرکتی مربوط به بلندگو که هنگام رزونانس بروز می کند نتیجه اش به هم خوردن جفتش بين امپدانس بلندگو و امپدانس باری است که تقویت کننده را برای آن طرح ریزی کرده اند. از سوی دیگر، این موضوع سبب می شود که توان باز داده تقویت کننده کاهش یابد و ولتاژ باز داده ترقی کند. اثر ترکیبی وقتی به دست می آید که پاسخ آکوستیکی را به شكل يك منحنی صاف در اطراف فرکانس رزونانس طوری تهیه کنیم که بین منحنیهای B و C شكل 10.8 واقع گردد. در بسیاری از تقویت۔ کننده های اعلا که برای فرکانسهای شنیدنی ساخته شده اند، مقدار زیادی ولتاژ منفی به شکل فيدبك؟ برای کم کردن اثر تابیدگی به کار برده می شود. در نتیجه این تدبیر این گونه تقویت کننده ها امپدانس درونی بسیار کمی دارند، و هنگامی که امپدانس بار زیاد شود ولتاژ را تقريبا ثابت نگاه می دارند. باز داده آکوستیکی بلند گویی که به این گونه تقویت کننده متصل باشد تقریبا با منحنی C شکل 10.8 نموده می شود.

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. زمینه وب سایت اختیاری است.

دیدگاهپیغام شما
نامنام شما
ایمیلایمیل
وب سایتوب سایت