Оконечным звеном любой звуковоспроизводящей аппаратуры является устройство, преобразующее электрические колебания в звуковые. В качестве таких преобразователей в бытовой аппаратуре наибольшее распространение получили динамические головки прямого излучения, сокращенно называемые головками прямого излучения или просто головками.
Обозначение и маркировка головок
Условное обозначение состоит из нескольких цифр и букв. Число стоящее в начале обозначения, соответствует номинальной мощности на которую рассчитана головка; буквы ГД расшифровываются “головка динамическая”; число следующее за этими буквами означает порядковый номер разработки. Далее может стоять число, характеризующее частоту в герцах механического резонанса ее подвижной системы, и буква Т или Е (Т – тропическое использования головки, Е – головка рассчитана на работу при повышенных вибрациях).
Старое обозначение – 10 ГД-30Е-32
10 – номинальная мощность
ГД – головка динамическая
30Е – модель громкоговорителя
32 – частота основного резонанса
Новое обозначение – 5 ГДШ-1-4
5 – номинальная мощность
ГД – головка динамическая
Ш – широкополосная
1 – модель
4 – сопротивление
Принцип работы динамических головок
Основан на взаимодействие постоянного магнитного поля и магнитного поля, которое создает ток звуковой частоты, протекающий по цилиндрической катушке. В результате этого катушка жестко соединенный с ней излучатель диффузор совершает колебательное возвратно-поступательное движение вдоль оси катушки. Колебания диффузора передаются окружающему воздуху и воспринимаются в виде звуков человеческим ухом.
Звуковая катушка
Катушка намотана эмалированным медным проводом на каркасе из плотной бумаги или пластмассы. Катушка помещена в кольцевой воздушный зазор магнитной системы. К основанию катушки приклеена центрирующая шайба, которая удерживает катушку точно посередине зазора. Внешним воротником центрирующая шайба прилеплена к диффузородержателю. Звуковая катушка вместе с диффузором и центрирующей шайбой образует подвижную систему головки.
Магнитная система
Магнитная система может быть либо закрытой или открытой. Она состоит из постоянного магнита и магнитопровода. Магнит выполняют в виде усеченного конуса (керна) или кольца из специальных сплавов, в состав которых, кроме железа, входят никель, алюминий, медь, кобальт, титан. В дешевых головках распространение получили магниты, спрессованные из феррита бария. Магнитопроводы изготовляют из мягкой стали (например, АРМКО). Детали магнитной системы склеивают между собой, а у головок большой мощности собирают с помощью болтов или резьбовых шпилек.
Диффузор
Диффузор обычно имеет форму усеченного конуса, образующую которого иногда делают криволинейной. Раструбу диффузора у некоторых типов головок придают форму эллипса или сильно вытянутого овала, что повышает удобство размещение головок в футляре аппарата. Диффузор изготавливают из специальных сортов бумаги путем штамповки или отливки из бумажной массы.
В высокочастотных головках диффузор выполняют меньших размеров и более жестким. Для улучшения воспроизведения высокочастотных составляющих звукового сигнала в широкополосных головках к вершине диффузора приклеивают дополнительный небольшой диффузор (конус) с меньшим углом раскрыва.
Диффузородержатель
Диффузородержатели штампуют из мягких сортов стали или отливают из алюминиевых сплавов. На боковых поверхностях диффузородержателя имеются окна, уменьшающие общую массу головки и улучшающие излучение на низких частотах. К диффузородержателю диффузор крепят с помощью кольцевого гофра, расположенного по краю диффузора. В мощных головках компрессорного типа (рассчитанных на работу в закрытых ящиках небольшого объема) гофр заменяют кольцевой вставкой из специальной мягкой резины. Выводы катушки приклеивают к диффузору и припаивают к металлическим пистонам, укрепленным на диффузоре. Пистоны соединяют гибкими проводами с лепестками, укрепленными на диффузородержателе.
Основные характеристики
Основными характеристиками головок является номинальная мощность, полное электрическое сопротивление, полоса воспроизводимых частот, среднее стандартное звуковое давление, коэффициент полезного действия. Номинальная мощность головки это наибольшая подводимая к головке электрическая мощность, при которой коэффициент гармоник не превышает определенного значения (обычно не более 5-10% на частотах 100-200 Гц).
Полное электрическое сопротивление
Полное электрическое сопротивление головки зависит от частоты определяется активным сопротивлением звуковой катушки, ее индуктивностью и жесткостью подвижной системы. Модуль полного электрического сопротивления головок согласно стандарту на частоте 1000 Гц равен 2,4, 8, 15, 25, 50, 100, 400 или 800 Ом.
Среднее стандартное звуковое давление
Среднее стандартное звуковое давление – это среднее квадратичное значение звуковых давлений развиваемых головкой в номинальной полосе рабочих частот на акустической оси на расстоянии 1 метр от ее акустического центра. Акустическая ось головки совпадает с осью диффузора, а акустическим центром считают центр симметрии наибольшего сечения конуса диффузора. При измерении стандартного звукового давления в головке на всех частотах подводят одинаковое напряжение, соответствующее электрической мощностью 0,1 Вт.
Этот параметр характеризует эффективность работы головки, ее отдачу. В тесной связи со звуковым давлением, развиваемым головкой, находится коэффициент полезного действия. Он равен отношению излучаемой акустической мощности к подводимой электрической и для современных динамических головок обычно не превышает 0,5%.
Зависимость уровня звукового давления от частоты
Одним из важнейших параметров динамических головок является зависимость уровня звукового давления от частоты при измененном уровне подводимого электрического сигнала (частотная характеристика чувствительности головки по звуковому давлению). Неравномерность частотной характеристики оцениваю по разности между наибольшим и наименьшим уровнями звукового давления в рабочей полосе частот. Для динамических головок массового производства эта разность считается приемлемой, если она не превышает 12 дБ.
Полоса рабочих частот
Полоса рабочих частот обычно лежит в пределах:
- широкополосных: 63 – 12500 Гц
- низкочастотных: 40 – 5000 Гц
- среднечастотных: 200 – 5000 Гц
- высокочастотных: 3000 – 20000 Гц
Направленность изучения
Важным параметром головки является пространственная направленность изучения, наглядно характеризуемое диаграммы направленности. Эта диаграмма показывает зависимость уровня звукового давления на некотором удалении от громкоговорителя от угла между осью головки и направлением на точку пространства, в которой производиться измерение. Характер диаграммы направленности излучения зависит от частоты и поэтому снятие ее производят на нескольких частотах.
Почти все параметры динамической головки прямого излучения значительной степени изменяются при акустическом оформлении (установка головки в соответствующем ящике).
По материалам журнала “Радио” 1977 года.
