Громкоговорители. Технические характеристики громкоговорителей, страница 4

          На рис.6.6. приведены частотные характеристики компонент сопротив­ления излучения для всех трех типов излучателей. В качестве аргумента ис­пользуется произведение волнового числа k на радиус излучателя R. Напом­ним, что , поэтому .

                        Рис.6.6. Частотные характеристики безразмерных коэффициентов актив­ной и реактивной компонент сопротивления излучения для трех основных типов излучателей

Эффективное излучение возможно, если в сопротивлении излучения пре­обладает активная компонента. Границей области эффективного излучения яв­ляется равенство компонент  Согласно приведенных графиков для из­лучателя первого типа равенство  наступит при kR=1,38; для второго–при kR=1,85; для третьего–при kR=2,05.

          Указанную границу можно также считать нижней границей области эф­фективно излучаемых частот.

Определим граничную частоту, которую способен излучать каждый тип излучателя при равенстве их радиусов.

                    Тип 1–              ;

                     Тип 2–              ;

                     Тип 3–              ,

где с–скорость звука.

          Из приведенных формул видно, что при равенстве радиусов поршней наиболее низкую частоту способен излучать излучатель первого типа. Отсюда же следует, что для излучения более низких частот требуется поршень с боль­шим радиусом, и следовательно с большей площадью. Это полностью согласу­ется с (6.8).

          Наименьшая эффективность излучателя третьего типа объясняется его способностью излучать обеими сторонами (рис.6.3).

При этом создаются две волны от каждой его стороны–прямая и обратная (от обратной стороны). Если поршень двигается вправо, то  с этой стороны создается сжатие частиц среды.

Рис.6.3. К пояснению особенностей                     излучателя типа 3

В это же самое время слева от него создается разрежение частиц. Таким обра­зом, волны, создаваемые обеими сторонами находятся в противофазе. Назовем этот сдвиг начальным  j_нач= p.

Рассмотрим излучение в правое полупространство. При наличии дифрак­ции обратная волна обогнет поршень и будет накладываться на прямую волну. Результирующее давление будет зависеть от суммарного сдвига между ними j_S.

Возьмем точку наблюдения  справа у поверхности поршня на его оси. Чтобы обратной волне достигнуть этой точки, ей придется обогнуть поршень, пройдя при этом дополнительный путь Dr=2R. На этом пути у обратной волны произойдет дополнительный сдвиг по фазе  . Общий сдвиг по фа­зе составит j_S=j_нач+j_доп.

На низких частотах  R<<l, следовательно дополнительный сдвиг по фазе  , так как R/l@0.

Общий сдвиг по фазе j_S=j_нач+j_доп=p, то есть волны будут находиться в противофазе во всем диапазоне частот, где соблюдается условие R<<l. При этом  обратная волна будет "гасить" прямую. Такое явление называется аку­стическим коротким замыканием (АКЗ).

С увеличением частоты длина волны уменьшается и наступит момент, когда при частоте f₁ дополнительный путь обратной волны Dr станет равным половине длины волны Dr=l/6. При этом  . Общий сдвиг по фазе составит при этом j_S=j_нач+j_доп=2p. Обе волны окажутся в фазе и произойдет усиление колебаний.

При дальнейшем увеличении частоты будут наступать моменты на часто­тах f₂, f₃ и т.д. на которых:

f₂:  Dr=l;     j_S=j_нач+j_доп=3p–волны находятся в противофазе и происходит ослабление колебаний (АКЗ).

f₃:  Dr=3/2l;     j_S=j_нач+j_доп=4p–волны нахо­дятся в фазе и происходит усиление колебаний и т.д.

На всех частотах, на которых Dr Аналогично на всех частотах на которых Dr равна нечетному числу полуволн будет происходить усиление колебаний.

На верхних частотах, где размеры излучателя становятся больше длины волны дифракция исчезает и обратная волна уже не сможет обогнуть  излуча­тель. Исчезнет акустическое короткое замыкание и такой излучатель можно уже отнести к первому типу.

Если учитывать только явление АКЗ, то частотная характеристика созда­ваемого звукового давления имела бы вид, изображенный на рис.6.4.