 |
 |
 |
 |
электроакустика и усилители
Высококачественное воспроизведение музыки и речи требует соблюдения определенных условий и применения сложной аппаратуры.
Для уяснения общих принципов и требований, предъявляемых к помещениям и звуковоспроизводящей аппаратуре, необходимо иметь основные понятия об акустике как науке о звуке.
Рис. I. Звуковые колебания: а - образование волн, 6 - графическое изображение колебаний; 1 - источник звука, 2 - уплотнение, 3 - разрежение
Звук - это волнообразно распространяющиеся колебания -шстиц упругой среды с частотой от 16 гц до 20 кгц.
Звуковые колебания в воздухе представляют собой периодические уплотнения и разрежения воздуилной среды. Источниками -вуковых колебаний являются колеблющиеся тела: струны музыкальных инструментов, диффузоры громкоговорителей, диафрагма телефона, голосовые связки человека и др.
Звуковые колебания распространяются во все стороны от источника в виде шаровых волн (рис. \,а). Достигнув человече-
ского уха, звуковые волны приводят в колебательное движение барабанную перепонку, и ее колебания воспринимаются слуховым аппаратом как звук.
Звуковые колебания определенной частоты аналогично электрическим изображаются в виде синусоиды, причем положительным полупериодом считается уплотнение, а отрицательным - разрежение воздушной среды (рис. 1,6). Звук в безвоздушном пространстве не распространяется, что еще раз доказывает природу звуковых колебаний. Звуковые колебания могут возникать и распространяться не только в воздухе, но и в других средах: воде, стекле, металле и т. д. Скорость распространения звуковых волн зависит от физических свойств и плотности среды. С увеличением плотности среды скорость увеличивается, и наоборот. Скорость распространения звуковых колебаний в воздухе около 340 м/сек, в воде 1500 м/сек, а в стали свыше 5000 м/сек.
§ 2. Характеристика звуковых колебаний
Всякий колебательный процесс характеризуется периодом (или частотой), амплитудой смещения и фазой. Звуковые колебания как волновой процесс характеризуются скоростью распространения и звуковым давлением. Скорость распространения и частота определяют длину волны.
Периодом колебаний называется время, в течение которого происходит одно полное колебание. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах. Число колебаний в 1 сек называется частотой. Частота обозначается буквой / и измеряется в герцах (гц), килогерцах (кгц) и мегагерцах (Мгц). Период и частота - величины взаимно обратные, поэтому
Т = -сек, /= - гц.
Амплитудой называется наибольшее значение, которое принимает какая-либо величина, изменяющаяся по законам гармонических колебаний. Если колебание имеет форму последовательных импульсов, то амплитудой принято считать наибольшее значение за время импульса. Амплитудные значения синусоидальных величин в 1,41 раза больше действующих.
Фазой колебаний называется величина, характеризующая состояние колебательного процесса в каждый момент времени. Фаза обычно измеряется в долях периода, а для синусоидальных величин - в дуговых и угловых единицах.
Длиной волны называется расстояние, которое проходит звуковая волна за один период. Длина волны обозначается греческой буквой % (лямбда) и измеряется в единицах длины - метрах, сантиметрах, миллиметрах.
Обозначим скорость распространения звуковых колебаний буквой с. Если за один период Т звуковая волна проходит расстояние I, то за 1 сек она пройдет расстояние, в / раз большее, т. е.
с = /к м/сек.
Скорость звука равна произведению частоты на длину волны, откуда
X /
Подсчитаем, например, длины волн для частот 50 гц и 10 кгц при £ = 340 м/сек:
если fi=5Q гц, то /4 =-= 6,8 лг,
если л =10 ООО гг, то Х- =0,034 .и = 3,4 см. 10 000
Диапазоны частот звуковых колебаний. Человеческой слуховой аппарат обладает способностью воспринимать колебания частиц воздуха с частотой от \6 гц до 20 кгц. Область частот от 16 гг до 20 кгц называется диапазоном звуковых частот. Колебания с частотой от 16 гц до 20 кгц называются колебаниями звуковой частоты.
Колебания с частотой ниже 16 гц и выше 20 кгц человеческим ухом не воспринимаются. Колебания с частотой до 16 гц называются и н ф р а 3 ву к о в ы м и (инфразвук), колебания с частотой выше 20 кгц - ультразвуковыми (ультразвук).
В связи с меньшей чувствительностью человеческого уха к самым низким и самым высоким частотам, а также с целью упрощения аппаратуры частотный диапазон, воспроизводимый аппаратурой звукового кино, ограничивается частотами от 40- 50 гц до 10-12 кгц.
Этот диапазон условно делится на три поддиапазона:
40-300 гц -нижние частоты (НЧ);
300 гц - 3 /сгг - средние частоты (СЧ);
3-12 кгЦ-верхние частоты (ВЧ).
Человеческое ухо обладает наибольшей чувствительностью к звуку на средних частотах, поэтому большинство измерений в цепях переменного тока звуковых частот принято производить на частоте 1000 гц.
Затухающие и незатухающие колебания. В зависимости от внешних условий звуковые колебания могут быть затухающими и незатухающими (рис. 2). Колебания, амплитуда которых с течением времени уменьшается, называются затухающими. Примером затухающих колебаний являются колебания, созданные струной музыкального инструмента.
[ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100