Устройство для высококачественного воспроизведения звука

Техническим результатом является повышение качества звучания и повышение долговечности устройства. Устройство для высококачественного воспроизведения звука содержит источник звука и узел регулировки звукового давления, размещенные в корпусе со звукоотражающей поверхностью. Узел регулировки звукового давления в корпусе выполнен в виде звукопоглощающего элемента, включающего систему жидкость – насыщенный пар с границей раздела, сформированной на развитой поверхности теплового аккумулятора, при этом система жидкость – насыщенный пар герметизирована. Устройство также содержит изолированную от внешней среды камеру, снабженную теплообменником и сообщенную с камерой поглощения звука с возможностью перемещения газов из камеры поглощения звуков в дополнительную камеру и возврата сконденсированных паров в камеру поглощения звуков. Дополнительно устройство может быть снабжено испарителем, расположенным в камере поглощения звука в области сообщения ее с дополнительной камерой.

Устройство для высококачественного воспроизведения звука, содержащее звукоотражающие поверхности, ограничивающие объем, в котором размещены источник звука и звукопоглощающее средство, содержащее, по меньшей мере, две камеры, в которых размещены матрицы из микроволокон и система жидкость – газ, с границей раздела, сформированной на матрицах. Недостатком следует признать малый срок службы устройства из-за отсутствия звукопрозрачных пленок с абсолютными барьерными свойствами по отношению к компонентам воздуха, в том числе и к парам воды.

Поскольку в настоящее время звукопрозрачных пленок с абсолютными барьерными свойствами по отношению к компонентам воздуха нет, сложно защитить объем акустической системы от газов, составляющих воздух, прежде всего от паров воды.

Появление в герметизированной камере звукопоглощения посторонних газов даже в малых количествах снижает амплитудно-частотную характеристику на низких частотах. Так 2-3 % посторонних газов снижает АЧХ в области 20-25 Гц на 3 дБ. Следовательно, возникает необходимость удаления из герметизированной камеры звукопоглощения проникающих из атмосферы газов.

Для этого предложено использовать дополнительную герметизированную камера с диффузионным механизмом перекачки газов из объема звукопоглощения в дополнительную камеру, для чего в этой дополнительной камере температура должна быть ниже температуры испарения рабочей жидкости, и она должна быть соединена с камерой поглощения звука, в наиболее предпочтительном варианте – двумя каналами: одним для засасывания газов из объема поглощения звука, вторым для возврата конденсированных паров в камеру поглощения звука, более точно в испаритель этой камеры.

По мере накопления посторонних газов температура в дополнительной камере должна понижаться, т.к. суммарное давление в дополнительной камере меньше, чем в камере поглощения звука, для обеспечения диффузионной перекачки из камеры поглощения звука в дополнительную камеру, а температура при этом должна соответствовать порционному давлению рабочего газа.

Скорость перемещения газов между корпусом и дополнительной камерой будет соответствовать разности давлений в этих камерах или, в конечном счете, разности их температур. Длительность эффективного функционирования этого технического решения будет пропорциональна объему дополнительной камеры, достижимой разности температур между камерами, и обратно пропорциональна скорости натекания атмосферных газов в камеру звукопоглощения.

Как указано ранее, в качестве теплового аккумулятора может быть использовано твердое вещество, развитая поверхность которого смочена используемой жидкостью. Также в качестве теплового аккумулятора может быть использована и сама жидкость системы. В этом случае формирование развитой поверхности границы раздела жидкость – насыщенный пар осуществляют посредством вещества – адсорбента жидкости, насыщенного ею.

Герметизация системы жидкость – насыщенный пар с границей раздела на поверхности теплового аккумулятора может быть осуществлена посредством звукопрозрачных: оболочки, сильфона, мембраны, или посредством корпуса и источника звука в газонепроницаемом исполнении.

Давление насыщенного пара над жидкостью в замкнутом объеме зависит только от температуры системы. Увеличение давления насыщенного пара приводит к переходу его части в жидкую фазу, и наоборот, уменьшение – к испарению части жидкости, поэтому граница раздела жидкость – насыщенный пар с фиксированной температурой является практически идеальным поглотителем любого отклонения давления от термодинамически равновесного, в частности, давления звукового поля. Вместе с тем конденсация и испарение жидкости сопровождаются отдачей или поглощением тепла, следовательно, изменением температуры этой границы. Вышеизложенное обуславливает необходимость термостатирования этой границы при использовании фазового перехода пар – жидкость в качестве поглотителя звукового поля в корпусе.

На рис.1 представлено устройство по данному изобретению (предпочтительный вариант реализации), а на рис.2 – АЧХ излучения устройства. При этом на рис.1 использованы следующие обозначения: герметичный корпус 1, образованный звукоотражающими поверхностями, ограничивающими замкнутый объем, источник звука 2, узел регулировки звукового давления в корпусе, включающий тепловой аккумулятор 3, поверхность которого покрыта конденсирующим паром, испаряющаяся жидкость 4, насыщенный пар с газом 5, газонепроницаемая звукопрозрачная мембрана 6, дополнительная камера 7, теплообменник 8, канал 9 перекачки паров, канал 10 возврата конденсата.

Устройство работает следующим образом. Звуковое поле от источника звука 2, расположенного в корпусе 1, через звукопрозрачную мембрану 6 распространяется в среде насыщенного пара 5. Достигнув границы раздела жидкость – насыщенный пар, сформированной на поверхности теплового аккумулятора 3 путем смачивания его поверхности конденсатом за счет разности температур жидкости 4 и теплового аккумулятора 3, звуковые колебания поглощаются на этой границе раздела, насыщенный пар, проходя через канал 9 в дополнительную камеру 7, будет конденсироваться на теплообменнике, в качестве которого могут быть использованы стенки дополнительной камеры 7, охлаждаемые снаружи окружающим воздухом, при этом конденсат через канал 10 возвращается в корпус 1.

Устройство в соответствии с изобретением реализовано в образце, состоящем из герметичного корпуса объемом 2 дм³, в отверстие передней стенки которого вмонтирован стандартный громкоговоритель с диффузором диаметром 200 мм, отделенный от остальной части объема звукопрозрачной мембраной, тепловой аккумулятор в форме радиатора из вертикальных алюминиевых пластин был прикреплен к потолку корпуса, на дне корпуса размещалась испаряемая жидкость – с погруженным в нее испарителем.

Результаты эксперимента иллюстрируются графиком на рис.2: кривая 1 получена при использовании узла звукопоглощения, кривая 2 – без него.

В качестве материала для звукопрозрачной мембраны удовлетворяют лавсановые, LCP, EVAL пленки.

В качестве жидкостей предпочтительно могут быть использованы предельные углеводородные соединения, а также фреоны, достаточно безопасные в эксплуатации и пригодные для использования в широком интервале температуре.

Устройство для высококачественного воспроизведения звука не имеет ограничений на габариты и форму, на температурные условия использования, на величину звукового давления, обеспечивает высокий уровень поглощения звуковых колебаний. Оно значительно проще в части аппаратурной реализации по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения. В силу отмеченных преимуществ устройство для высококачественного воспроизведения звука в соответствии с изобретением получит широкое использование в современной электронной технике, обеспечивающей высококачественное воспроизведение звука.

Авторы изобретения: Воженин И.И., Воженин И.Н.