НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ







предыдущая главасодержаниеследующая глава

3.6. Нестационарные (переходные) колебательные процессы в электродинамических ГГ

Наряду с исследованием и разработкой методов расчета стационарных колебательных процессов в ГГ, на протяжении всего периода их выпуска проводились исследования нестационарных переходных процессов, поскольку они оказывают существенное влияние на восприятие тембра музыкальных и речевых сигналов. В акустических системах электродинамический ГГ является основным источником переходных искажений, в первую очередь за счет относительно большой массы и сравнительно малого уровня демпфирования в материалах подвижной системы. Исследования переходных процессов в ГГ проводились по следующим направлениям: разработка методов и создание нестандартной аппаратуры для измерения параметров переходных процессов (см. гл. 2), изучение связи параметров переходного процесса с формой АЧХ и конструктивными параметрами диафрагмы, установление порогов слышимости основных параметров переходного процесса и разработка методов их расчета.

Результаты анализа переходных процессов, возникающих в ГГ различных конструкций [64], позволяют выявить в них следующие характерные особенности:

В области низких частот форма переходного процесса определяется значением основной резонансной частоты fs и добротности QT. При возбуждении ГГ пакетами синусоидальных колебаний с частотой заполнения fs на осциллограммах отчетливо видны процессы экспоненциального нарастания и спада колебаний (см. рис. 2.5, б). Так как параметры переходного процесса - декремент затухания Δ и время спада τ - связаны с добротностью ГГ соотношением Δ = π/QT, все конструктивные и технологические меры, направленные на снижение добротности (увеличение электромагнитного и механического демпфирования, уменьшение массы, увеличение гибкости ГГ, подбор параметров оформления и т. д.), приводят к снижению уровня и времени переходного процесса. Измерения параметров различных серийных электродинамических ГГ с бумажными диффузорами показали, что в области частот 30...150 Гц время затухания 0,6...0,7 с. Влияние первого резонанса сказывается и на ближайших к нему частотах. При этом в момент выключения сигнала скачком происходит переход от колебания с вынужденной частотой fв к колебаниям с собственной частотой fs. На рис. 3.30 показана осциллограмма затухающих колебаний с частотой fв = 110 Гц при частоте вынужденных колебаний fв = 200 Гц. В области средних частот на характер переходного процесса начинает влиять первая резонансная частота диафрагмы (для диффузоров средних размеров диаметром 150...200 мм она обычно находится в области 1000...1200 Гц). Так, для ГГ диаметром 160 мм спад переходного процесса с собственной частотой 1000 Гц начинается примерно с частоты 800 Гц. Непосредственно на резонансной частоте, совпадающей с пиком АЧХ, переходной процесс имеет экспоненциальный характер, на провалах АЧХ на характер переходного процесса оказывают влияние два соседних пика (резонанса) и он носит характер биений (см. рис. 2.5, б), причем на участках спада АЧХ время затухания переходного процесса резко возрастает. В области высоких частот связь характера переходного процесса с формой АЧХ сохраняется: экспоненциальный спад на пиках, биения - на провалах АЧХ. При этом на резонансах подвижной системы, выраженных в виде пиков-провалов АЧХ, уровень и длительность переходных процессов достигают максимальных значений.

Рис. 3.30. Осциллограмма колебаний переходного процесса на частоте 200 Гц
Рис. 3.30. Осциллограмма колебаний переходного процесса на частоте 200 Гц

Анализ параметров переходного процесса для ГГ различных конфигураций и материалов диафрагм позволил построить некоторые усредненные кривые зависимости времени затухания τ от частоты (рис. 3.31, а), а также частотную зависимость уровня среднего давления в паузе (рис. 3.31, б). Сравнение частотной зависимости времени затухания переходного процесса τ с субъективно установленными пороговыми значениями τп слышимости процессов установления и спада переходного процесса, определению которых был посвящен большой комплекс работ, показывает, что в области частот до 1000 Гц у большинства ГГ время установления и спада ГГ выше пороговых значений τп ≈ 1 мс, в области высоких частот время τ приближается к пороговым τп ≈ 0,5 мс. Следует отметить, что чувствительность слуха к переходным процессам в форме затухающих биений существенно повышается, поэтому снижение уровня такого типа переходных процессов является чрезвычайно важным при разработке ГГ.

Рис. 3.31. Зависимости времени затухания τ для различных ГГ (I, II) (а) и Рср в паузе (б) от частоты: 1 - АЧХ стационарного сигнала; 2 - АЧХ переходного процесса
Рис. 3.31. Зависимости времени затухания τ для различных ГГ (I, II) (а) и Рср в паузе (б) от частоты: 1 - АЧХ стационарного сигнала; 2 - АЧХ переходного процесса

Как показывают результаты измерений, с увеличением частоты декремент Δ также уменьшается и приближается к значению, определяемому внутренним трением в материале подвижной системы.

Наряду с экспериментальными исследованиями, разрабатываются численные методы анализа переходных процессов. Для расчета в области нижних частот применяется метод электромеханических аналогий, во всем воспроизводимом диапазоне используется методика расчета собственных и вынужденных колебаний диафрагм на ЭВМ, изложенная в § 3.4. Отличия заключаются в том, что в системе уравнений (3.12) правая часть полагается равной 0, а граничные условия дополняются неоднородными начальными условиями:

u(α)|t = t0 = exp(jωt0)u*(α); ∂u/∂t|t = t0 = jωexp(-jωt0)u*(α),

где u*(α)ехр(jωt) - решение задачи установившихся вынужденных колебаний под действием синусоидальной нагрузки. Разработанные программы позволяют рассчитать форму переходного процесса в паузе по смещению и по звуковому давлению, а также зависимость формы переходного процесса от конструктивных и физико-механических параметров диафрагм. Результаты экспериментального и теоретического анализа переходных искажений показывают, что наиболее эффективным средством снижения уровня переходных процессов в области средних и высоких частот является увеличение демпфирования в диффузорах (вибропоглощающие покрытия, пропитки, смазки, специальные материалы) и жесткости (выбор формы образующей, распределение толщины и плотности, применение материалов с высоким отношением E/ρ, где Е - модуль Юнга, ρ - плотность). Заметим, что подавляющее большинство фирм переходит в настоящее время на новые методы анализа переходных искажений в ГГ с помощью "кумулятивных спектров" (см. гл. 2). В связи с этим актуальной становится задача поиска новых критериев их оценки (числа и длительности "задержанных" резонансов, их расположения на частотной и временной осях и т. д.).

предыдущая главасодержаниеследующая глава







© RATELI.RU, 2010-2020
При использовании материалов сайта активной гиперссылки обязательна:
http://rateli.ru/ 'Радиотехника'