Электроакустические аналогии. Механическая колебательная система. Резонатор Гельмгольца. Акустические аналогии

ЛЕКЦИЯ 11. Электроакустические аналогии

P(акустическое давление)→U(электрическое напряжение);

υ(объемная скорость) → i (электрический ток);

 (акустическое сопротивление) → (электрическое сопротивление).

Большинство применяемых в электроакустической технике преобразователей – обратимы, т.е. способны выполнять электромеханические преобразования в обоих направлениях, т.е. потери мощности при прямой и обратной передачах энергии одинаковы. Это принцип взаимности или обратимости.

По характеру колебаний электроакустические колебания относятся к электромеханическим, но не содержат масс, пружин, гибких подвесов, трущихся деталей. Все эти функции осуществляется частицами атмосферной среды, находящейся в объемах со звукоизоляцией. Эти объемы соединены с внешним пространством, трубами, отверстиями, звукопроводами. Классический представитель – резонатор Гельмгольца.

Электромеханические, электроакустические аналоги представлены ниже.

Колебательный контур, содержащий элементы L, C и R в виде сосредоточенных постоянных.

Механическая колебательная система. Колебательные свойства определяются дискретной массой m, гибким элементом пружины, – активным сопротивлением трения массы при ее смещениях.

;                               (11.1)

В электрической цепи носитель колебаний – перемещение электрических зарядов q.

          В механической системе колебаний за счет смещения массы m относительно покоя.

                                         (11.2)

Акустическая колебательная система не содержит масс, пружин, гибких подвесов, трущихся деталей.

Все функции выполняются частицами  атмосферной среды. Она в объеме со звукоизоляцией, соединение через трубу, отверстие, звукопровод.

Резонатор Гельмгольца. Замкнутый объем V заполнен воздухом, через трубу l соединен с внешней средой. Воздух в объеме выполняет роль упругого элемента – пружины, способствуя концентрации в трубке l  и образуя элемент – массу.

Механическое сопротивление – трение частиц воздуха о стенку. Из-за периодического воздействия силы от звуковой волны в системе возникают механические колебания среды. Колебательный процесс в резонаторе можно описать как и в механической системе с дискретными элементами (2).