Рупорные громкоговорители. Конструкции рупорных громкоговорителей. Свойства рупоров

Рупорные громкоговорители

Рупорный громкоговоритель состоит из двух основных частей: го­ловки, предназначенной для возбуждения звуковых/колебаний, и рупо­ра. В одной из первых конструкций в качестве головки использовал­ся обычный диффузорный громкоговоритель, установленный в сторо­ну, обратную лицевой стороне рупора. Звуковая волна, огибая корпус головки 1, поступает на вход рупора 2, площадь поперечного сечения которого возрастает в функции длины по экспоненциальному закону (рис. 8.31,а). Входное отверстие рупора имеет форму кольцевой щели 3. В конструкции, представленной на рис. 8.31,6, вместо диффузора при­менена вогнутая диафрагма с гофрированным воротником. С рабочей стороны диафрагма нагружена на рупор через предрупорную камеру 2. На пути к входному отверстию рупора звуковые колебания вынужде­ны огибать специальный вкладыш 3, выравнивающий фазы колебаний, поступающих в рупор с разных элементов поверхности диафрагмы. В полости керна 7 находится звукопоглотитель 5, закрытый пластиной 6, исключающей возможность излучения с тыльной стороны диафрагмы. Постоянный магнит обозначен цифрой 4-

И наконец, в конструкции, изображенной на рис. 8 31,в, постоянным магнитом является основная часть керна В подвижной системе приме­нена куполообразная диафрагма 3, причем используется излучение с ее

228

Рис. 8.31.  Варианты конструкций рупорных громкоговорителей: а —

одна из первых конструкций:   1 — головка; 2 — собственно рупор;  3 — входное

отверстие рупора; б— с вогнутой диафрагмой и предрупорной камерой:  1 — вогнутая

диафрагма; 2 — предрупорная камера; 3 — вкладыш; 4 — постоянный магнит; 5 —

звукопоглотитель;   6 — пластина;   7 — керн;   6 — с куполообразной диафрагмой

и предрупорной камерой:   1 — магнит,  2 — рабочий зазор,  3 — диффузор, 4 —

корректор фазы,  5 — внутренний фланец,  6 — катушка,   7 — пластина внешнего

фланца; 8 — крышка диффузора; 9 — предрупорная камера; г — к выравниванию

фаз звуковых волн, поступающих на вход рупора

вогнутой стороны. За диафрагмой находится предрупорная камера 9 Каналы, ведущие к рупору, имеют одинаковую длину. Вследствие этого выравниваются фазы звуковых колебаний, поступающих в рупор от раз­ных частей поверхности диафрагмы 3. Если половина длины £ камеры (рис. 8.31,г) соизмерима с половиной длины звуковой волны и входное отверстие рупора находится в середине камеры, то колебания, излуча­емые элементами dSiи dS-2 поверхности диафрагмы, будут поступать в рупор со сдвигом по фазе. Это обстоятельство особенно скажется в

области верхних частот и приведет к нежелательной интерференции зву­ковых волн в горле рупора. Каналы и вкладыш уменьшают это явление.

Во многих рупорных громкоговорителях площадь излучающей по­верхности подвижной системы (диафрагмы или диффузора) больше входного отверстия рупора. Это так называемые узкогорлые рупоры Они требуют наличия предрупорной камеры. При этом коэффициент трансформации предрупорной камеры n = sq/sd, где sd— площадь поверхности диафрагмы или диффузора подвижной системы, 5о — пло­щадь сечения входного отверстия рупора. Помимо громкоговорителей с узкогорлым рупором применяются также головки, нагруженные не­посредственно на широкогорлый рупор без предрупорной камеры. Ру­пор может быть отдельным элементом или составлять часть корпуса такого громкоговорителя.

Благодаря применению в рупорных громкоговорителях предрупор­ной камеры и рупора (см. рис. 8.31) возможно достижение большего коэффициента полезного действия, чем в обычном диффузорном. Ру­порные громкоговорители обладают также высокой направленностью излучения

Основные свойства рупоров. Рупор выполняет две функции. Во-первых, он обеспечивает соответствующую нагрузку для диафрагмы головки и улучшает согласование выходного акустического сопротивле­ния рупора с сопротивлением окружающей среды. Во-вторых, он при­дает излучению требуемую направленность.

Входное полное сопротивление и критическая частота ру­пора. Классическим примером рупора является экспоненциальный ру­пор бесконечной длины. Площадь поперечного сечения такого рупора описывается зависимостью

где So — площадь сечения входного отверстия (горла) рупора, в кото­ром находится поршневой излучатель; х — расстояние, измеряемое от входа рупора до рассматриваемого сечения; m — коэффициент формы рупора, зависящий от скорости изменений площади сечения с расстояни­ем х. Полное акустическое входное сопротивление экспоненциального рупора zatбесконечной длины равно

где k— волновое число. Частоту F_gr, при которой выполняется усло­вие m/1k — 1, называют предельной или критической частотой рупора. Она равна F_gr = тс_зв/(4тг). Если m/2k^ 1, то входное полное со­противление рупора является мнимым и в рупоре нет передачи энергии в окружающую среду, то есть распространение волнового процесса ни­же критической или предельной частоты невозможно. Учитывая, что k = Q_gr/c_3Bвыражение (8.41) можно представить в виде