В течение многих лет НИИРПА им. А.С. Попова был головным предприятием в области разработки отечественной электроакустической аппаратуры профессионального и бытового назначения. Здесь создано, а затем внедрено в производство на различных предприятиях большое число моделей микрофонов, стереотелефонов, звуковых колонок для систем звукоусиления, рупорных громкоговорителей, профессиональных контрольных акустических агрегатов, а также высококачественных бытовых акустических систем. Ранее я делал статью по фото из альбомов института. В публикуемой ниже статье специалисты института В. Бревдо и В. Павликов рассказывают о последних работах института в области электроакустической аппаратуры, это 1995 год.
Большое внимаете в НИИРПА им. А.С. Попова всегда уделялось созданию высококачественных АС, поэтому неудивительно, что именно здесь была разработана и первая о нашей стране акустическая система категории Super Hi-Fi — 100АС-001 Орбита. По объективным характеристикам эта АС значительно превышала минимальные требования, предъявляемые международными стандартами к аппаратуре “высокой верности воспроизведения”, а по качеству звучания не уступала АС таким известным фирмам, как КЕF (Великобритания), Yamaha (Япония) и др.
Несколько позже институтом был разработан ряд АС с нетрадиционными (не электродинамическими) излучателями. Это — 25АСЭ-101 Статик с электростатическим излучателем, которая внедрена в производство и выпускалась ПО “Завод им. Калинина” в г. Санкт-Петербурге; 150АСАТ Электроника и 75АСАТ-001 с преобразователями Хейла. Первая из них выпускается заводом “Ферроприбор” в г. Красное Село, а вторая передана для внедрения в производство на завод “Пунане РЭТ” в г. Таллина (Эстония). Продолжались работы и по совершенствованию высококачественных АС с электродинамическими головками. В результате были разработаны системы 150АС-001 Корвет и 150АС-009 Кливер. Они выпускаются заводами “Ладога” Ленинградской обл. и “Красный Луч” (Украина).
Специалисты института принимали участие и в разработка многих выносных и встроенных АС, выпускавшихся различными предприятиями России, Украины, Эстонии и других стран СНГ.
В 1993-1994 годах институт работал над созданием ряда новых выносных АС высокой верности воспроизведения и АС, предназначенных для музыкальных центров классов “Мини” и “Миди”, а также над разработкой громкоговорителей и АС для телевизионных приемников с улучшенным качеством воспроизведения звука.
Основной особенностью вновь разрабатываемых головок громкоговорителей является применение для их диффузоров не традиционной целлюлозно-бумажной массы, а специально созданного для этих целей пленочного полимерного материала на основе полипропилена и полиэтилена низкого давления. Новые материалы имеют ряд существенных преимуществ перед применявшимися ранее. Во-первых, они имеют более высокие физико-механические характеристики, в частности, у них существенно выше жест-ость на изгиб и меньше внутренние механические потери. Во-вторых, новые материалы более стойки к воздействиям различных факторов внешней среды, что исключает необходимость введения дополнительных пропиток и покрытии диффузоров. И в-третьих, они позволяют использовать для изготовления диффузоров современные высокопроизводительные технологические процессы, такие как термовакуумное формование, горячее прессование из листа или литье под давлением.
Последнее обстоятельство дает возможность, помимо улучшения повторяемости характеристик от изделия к изделию, привлечь к процессу производства громкоговорителей и акустических систем новые предприятия, не обладающие возможностями организации у себя производства диффузоров из бумажной массы. На наш взгляд, это особенно важно в современных условиях все углубляющейся конверсии предприятии оборонной промышленности.
На достоинства синтетических материалов в связи с возможностью их использования для изготовления диффузоров головок громкоговорителей за рубежом было обращено внимание еще более 15 лет назад. Тогда же начались интенсивные исследования в этой области. Их результатом явились разработка и появление на мировом рынке большого количества моделей АС, диффузоры головок громкоговорителей которых выполнены из синтетических материалов на основе полиолефинов (полипропилена, полиэтилена). К настоящему времени более 40% АС, выпускаемых такими известными фирмами, как Mission, КЕF, Magnat, Philips, ЕSS, JVC, Pioneer и др., имеют головки с диффузорами из синтетических материалов.
В течение ряда лет над созданием отечественного синтетического материала для диффузоров головок громкоговорителей работал и НИИРПА им. А.С. Попова совместно с ОНПО “Пластполимер”. Эти работы завершились созданием специальных композиций на основе полипропилена и полиэтилена низкого давления, обладающих более высокими, по сравнению с бумагой, физико-механическими свойствами и более высокой по сравнению с исходными полиолефинами адгезивной способностью, позволяющей приклеивать диффузоры без дополнительной обработки их поверхности обычными клеями типов БФ, ПВА, 88НП.
Еще одной особенностью заканчивающихся в настоящее время разработок новых АС является применение в некоторых из них нетрадиционных низкочастотных акустических оформлений резонансного типа, позволяющих обеспечить эффективное воспроизведение низких частот при сравнительно небольших габаритах корпуса и амплитудах смещения подвижных систем низкочастотных громкоговорителей.
Рис. 1
При таких акустических оформлениях низкочастотные головки устанавливаются внутри корпуса АС в перегородке, разделяющей корпус на две части (рис. 1). В результате передняя и задняя стороны диффузора работают каждая на свой объем. Если в одном из этих объемов установить трубу фазоинвертора, то громкоговоритель будет создавать звуковое давление вблизи резонансной частоты колебательной системы, образованной гибкостью воздуха в этом объема и массой воздуха в трубе фазоинвертора. Остальные частоты будут подавляться. В отличие от фазоинвертора, эта система обеспечивает менее крутой спад АЧХ звукового давления на самых низких частотах (12 дБ/окт вместо 18 дБ/окт), характерный для закрытого акустического оформления, сохраняя при этом достоинства фазоинвертора — меньшие смещения подвижной системы и больший уровень звукового давления на низких частотах.
Рис. 2
Другой тип резонансного низкочастотного оформления можно получить, установив трубы фазоинвертора в оба объема (рис. 2). При этом больший объем настраивается на более низкую частоту, а меньший — на более высокую. При таком оформлении громкоговоритель работает с максимальной отдачей и минимальными смещениями подвижной системы. Однако крутизна спада звукового давления на нижних частотах получается еще больше, чем у фазоинвертора (24 дБ/окт).
Многие известные в области электроакустической аппаратуры фирмы применяют такое оформление в значительном числе моделей как профессиональных, так и бытовых АС. Причем некоторые из них, например, фирмы Bose, Eleklro-Voice, JBL, Peavey используют такой принцип построения АС для создания отдельных низкочастотных блоков, которые могут эксплуатироваться совместно с различными устройствами, воспроизводящими средне-высокочастотную часть спектра реального звукового сигнала. А такие фирмы, как Jamo, КЕF пошли и на создание АС, объединяющих в едином корпусе звенья, воспроизводящие весь спектр подводимого сигнала.
Поскольку устоявшихся названий для описанных выше типов акустических оформлений в рекламной и технической литературе пока не встречается, и, наоборот, некоторые фирмы, претендуя на приоритет в этой области, дают АС с таким оформлением свои названия (например, фирма Bose все свои системы с резонансными оформлениями называет “Acoustimass”), авторы предлагают акустические оформления с одним фазоинвертором называть “закрытыми фазоинверторами”, а с двумя — “двойными фазоинdерторами” или “двойная настройка”.
Остановимся теперь несколько подробнее на технических характеристиках, области применения и конструктивных особенностям разрабатываемых в настоящее время в НИИРПА бытовых АС.
Высококачественная выносная акустическая система 150АС-004 (рис. 3) предназначена для работы в составе высококачественных комплексов бытовой радиоприемной, звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуры. По своим электроакустическим характеристикам и качеству звучания соответствует требованиям отечественного ГОСТ 23262-88 для АС высшей группы сложности и рекомендациям Международной электротехнической комиссии (МЭК) 581-7 для акустической аппаратуры высокой верности воспроизведения (Hi-Fi). Эта АС представляет собой двухполосную систему, состоящую из деревянного корпуса, отделанного шпоном ценных пород дерева, двух низкочастотных громкоговорителей диаметром 200 мм и одного мощного купольного высокочастотного громкоговорителя со звуковой катушкой диаметром 39 мм. Корпус имеет современную форму, вытянутую в вертикальной плоскости — так называемая “колонна”, с минимальными размерами в горизонтальной плоскости; при этом ВЧ динамик расположен на лицевой панели корпуса между НЧ динамиками. Такие форма корпуса и расположение громкоговорителей обеспечивают оптимальный наклон рабочей акустической оси в сторону сидящего слушателя и обеспечивают хорошую локализацию звукового образа при прослушивании стереофонических программ. Диффузоры НЧ изготовлены методом термовакуумного формования из упоминавшегося выше пленочного полимерного материала. Мембрана ВЧ динамика выполнена из бакелизированной натуральной ткани с покрытием специальным вибродемпфирующим материалом.
Применение указанных материалов для динамиков позволило получить чистое, без призвуков, звучание АС. Электрические фильтрующе-корректирующие цепи данной АС оптимизированы на ЭВМ с учетом реальных характеристик громкоговорителей и обеспечивают малую неравномерность АЧХ по звуковому давлению и симметричные характеристики направленности АС.
Основные технические характеристики 150 АС-004:
Диапазон частот: 40 – 25000 Гц
Чувствительность: 87 дБ/Вт/м
Долговременная мощность: 150 Вт
Сопротивление: 8 Ом
Рис. 4 и рис. 5
Высококачественная выносная акустическая система 150АС-005 (рис. 4) так-же может быть использована в составе высококачественных комплексов бытовой радиоприемной, звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуры. Как и 150АС-004, по своим объективным характеристикам и качеству звучания она удовлетворяет требованиям МЭК 581-7 и ГОСТ 23262-88 для АС высшей группы сложности.
150АС-005 относится к трехполосным акустическим системам. Она состоит из деревянного корпуса, покрытого шпоном ценных пород дерева, двух НЧ динамикам, аналогичных применяемым в 150АС-004, одного СЧ (так называемого “мидбас”) и одного купольного ВЧ. Корпус АС имеет современную форму типа “колонна”, при этом на лицевой панели расположены мидбасы и ВЧ динамка, тогда как пара НЧ — установлены внутри корпуса, образуя описанное выше “резонансное” акустическое оформление типа “закрытый фазоинвертор”, выходящее на лицевую панель корпуса лишь отверстием фазоинвертора. Конструкции НЧ и мидбасовых громкоговорителей и материал их конических диффузоров аналогичны применяемым в 150АС-004, а купольная мембрана ВЧ громкоговорителя изготовлена из нового материала — биологически полученной целлюлозы (так называемой “Био” или “Бактериальной” целлюлозы). Основными достоинствами, определяющими перспективность этого материала, являются экологическая чистота исходных компонентов, отходов его производства и самого процесса его получения. Физико-механические свойства “биоцеллюлозы” превышают свойства целлюлоз, получаемых из древесины путем ее химической обработки.
Электрические фильтры этой АС, оптимизированные на ЭВМ под реальные характеристики громкоговорителей, обеспечивают малую неравномерность АЧХ по звуковому давлению и симметричные характеристики направленности АС.
Основные технические характеристики 150 АС-005:
Диапазон частот: 40 – 25000 Гц
Чувствительность: 87 дБ/Вт/м
Долговременная мощность: 150 Вт
Сопротивление: 4 Ом
Выносная акустическая система 50АС-201 предназначена для применения в составе музыкальных центров среднего размера (так называемый “миди-класс”). По своим электроакустическим характеристикам АС соответствует требованиям ГОСТ 23262-88 для второй группы сложности; по качеству звучания, оцененному экспертами фирмы Sony, “50АС-201” превосходит аналогичные АС модели SS-107А этой фирмы.
50АС-201 — традиционная двухполосная система. Состоит из деревянного корпуса, отделанного шпоном ценных пород дерева и тонированного в черный цвет, низко- и высокочастотного громкоговорителей, установленных на лицевой панели корпуса. Лицевая панель, по желанию потребителя, может закрываться декоративной рамкой с тканью. Конические диффузоры головок громкоговорителей изготовлены из специальной композиции целлюлозно-бумажной массы, диаметр НЧ головки громкоговорителя 160 мм, а ВЧ — 63 мм. Следует отметить, что разработанные и освоенные в опытном производстве НИИРПА низко- и высокочастотный громкоговорители могут применяться и в других, в том числе автомобильных АС. Электрические фильтры 50АС-201, как и у других АС, оптимизированы на ЭВМ под реальные характеристики громкоговорителей и обеспечивают малую неравномерность АЧХ по звуковому давлению и симметричные характеристики направленности АС.
Основные технические характеристики 50 АС-201:
Диапазон частот: 63 – 20000 Гц
Чувствительность: 86 дБ/Вт/м
Долговременная мощность: 50 Вт
Сопротивление: 8 Ом
Рис. 4 и рис. 5
Система акустическая 25АС-204 ТВ (рис. 5) рассчитана на работу в бытовых телевизионных приемниках 5-го и 6-го поколений. Это 2-х полосная система, состоит из низкочастотной части, имеющей описанное выше “резонансное” акустическое оформление типа “двойная настройка” с одним низкочастотным громкоговорителем, и высокочастотной части с использованием широкополосного громкоговорителя 5 ГДШ-1-4. Применение такого нетрадиционного низкочастотного акустического оформления позволяет получить минимальный (для данного низкочастотного громкоговорителя) фронтальный размер корпуса АС, определяемый практически высотой громкоговорителя, что необходимо для телевизионных приемников с точки зрения обеспечения современного дизайна так называемого “мониторного” типа. С учетом сказанного, фронтальный размер (ширину) 25АС-204 ТВ удалось довести до 90 мм при диаметре примененного низкочастотного громкоговорителя более 100 мм. Конструктивно акустика может быть выполнена как выносной, т.е. с отдельном от ТВ приемника корпусе, так и встроенной в корпус телевизора. Выносная АС может применяться и в комплекте с имеющейся у потребителя звуковоспроизводящей аппаратурой, в том числе автомобильной.
Основные технические характеристики 25 АС-204 ТВ:
Диапазон частот: 63 – 16000 Гц
Чувствительность: 85 дБ/Вт/м
Долговременная мощность: 25 Вт
Сопротивление: 4 Ом
По всем описанным выше акустическим системам и громкоговорителям, входящим в их состав, в 1994 г. закончились ОКР, после чего часть из них начала выпускаться опытным производством НИИРПА, а часть этих разработок может быть предложена, на оговоренных условиях, заинтересованным предприятиям для внедрения.
В заключение авторы выражают благодарность Алдошиной И.А. за руководство всем комплексом описанных работ, а также многим сотрудникам института за организационную и техническую помощь, оказанную в ходе их выполнения.
В. Бреводо, В. Павликов, г. Санкт-Петербург
По материалам: журнал “Радио” №8, 1995 г.
