Громкоговорители. Технические характеристики громкоговорителей, страница 19

          Между диафрагмой и входом рупора располагается предрупорная камера, представляющая собой акустический трансформатор[3]. Последний применяется для согласования механического сопротивления подвижной системы головки с входным сопротивлением рупора. Поскольку входное отверстие рупора имеет небольшую площадь S₀, то и его входное сопротивление будет тоже небольшим: . В полосе пропускания можно считать  величиной активной и равной .

          Коэффициент трансформации предрупорной камеры . Здесь S_д –площадь диафрагмы. Входное сопротивление рупора, пересчитанное к диафрагме через трансформатор, увеличится в n² раз:

                                     

          В результате действия такого акустического трансформатора диафрагма оказывается нагружена более эффективно, чем у широкогорлого рупорного громкоговорителя. КПД  узкогорлых громкоговорителей может быть доведен до 15¸20 %.

На рис.6.43 схематично изображен разрез конструкции узкогорлого рупорного громкоговорителя.

Рис.6.43.Схематическое изображение соединения го­ловки с рупором: S_д–площадь излучающей диафрагмы; S₀–площадь горла рупора;с₀–гиб­кость воздуха в предрупорной камере; r₀–входное сопротивле­ние рупора; m–масса диа­фрагмы; r–сопротивление по­терь в гибком креплении диа­фрагмы; с–гибкость крепления

На рис.6.44 изображена схема электрического аналога подвижной системы головки и предрупорной камеры.

                  

Рис.6.44.Схема электрического аналога головки и предрупорной камеры: а–схема аналога с акустическим трансформатором; б–схема с пересчитанным в первичную обмотку входным сопротивлением рупора

Из рис.6.44 видно, что гибкость воздуха в камере с₀ шунтирует входное сопротивление рупора и тем больше, чем больше объем камеры. Это является одной из причин спада частотной характеристики на верхних частотах. Второй причиной является интерференция волн в предрупорной камере.

На частотах, на которых длина волны соизмерима или меньше размеров камеры, элементарные волны, идущие от центра и краев диафрагмы, будут приходить к горлу рупора не в фазе. Сдвиг фаз будет ,где –разность хода лучей.

Это обстоятельство дополнительно увеличивает спад частотной характеристики на верхних частотах. Для уменьшения этого эффекта в камере размещают вкладыш (рис.6.45–б), который увеличивает путь звуковых лучей от центра диафрагмы к горлу рупора. В результате разность хода лучей от центра и краев диафрагмы уменьшается. Спад частотной характеристики при этом сдвигается в область более высоких частот.

За счет вкладыша объем камеры уменьшается, уменьшается, следовательно, и гибкость воздуха в ней. Шунтирующее действие гибкости с₀ становится меньше, что значительно улучшает излучение в области верхних частот. Использование вкладыша расширяет полосу воспроизводимых частот до 3¸4 кГц.

С другой стороны для  обеспечения большой мощности на низких часто­тах необходимо иметь большое смещение диафрагмы, что возможно только при большом объеме камеры. Эти противоречивые требования ограничивают об­ласть использования узкогорлых рупорных громкоговорителей только переда­чей речевой информации, так как они могут обеспечить эффективное воспроиз­ведение диапазона частот только от 200 до 4000 Гц. Тем не менее, они находят широкое применение из-за большого КПД и высокой концентрации звуковой энергии в осевом направлении. Это делает их незаменимыми при озвучении улиц, площадей, больших цехов и т.п.

Рис.6.45. К пояснению влияния интерференции волн в предрупорной камере: а–интерференция волн от центра и краев диафрагмы; б– интерференция волн при наличии вкладыша

Нелинейные искажения, вносимые узкогорлыми рупорными громкоговорителями имеют свою специфику. Амплитуда смещения диафрагмы в камере максимальна на нижних частотах. При смещении диафрагмы внутрь камеры объем ее уменьшается. Уменьшается при этом гибкость воздуха в камере, а значит и шунтирующее действие с₀. Если при этом подать в катушку сигнал высокой частоты, то амплитуда его по звуковому давлению будет максимальна.