Теоретична част



Дата19.12.2017
Размер61.81 Kb.
Теоретична част

Развитието на аудио-техниката в наши дни е звързано до голяма степен с развитието на електрониката и компютърните системи. Все по-широко навлизат компютърните методи за анализ на аудио системи. Една от причините за това е сравнително ниската стойност на необходимата измервателна апаратура. За да се извършат измервания с учебна и изследователска цел в настоящия момент не са необходими скъпи генератори, осцилоскопи, спектроанализатори и други. Всичко това се замества напълно от персонален компютър снабден с качествен звуков контролер.

Познавайки честотната зависимост на електрически импеданс т.е. импедансната характеритика на високоговорителите, може да се съди за характера на товара както и за редица от качествата на електродинамичния високоговорител като: номинален импеданс, основна резонансна честота, качествен фактор на трептящата система в областта на резонансната честота, появата на по-силно изразени местни резонанси и т.н.

За анализа на характеристиките на високоговорителите е подходящо да се използва еквивалентната схема дадена на Фиг.1.. Елементите й са каталож­ни­те Thiele/Small параметри. Те са отделени в три отделни части: електрическа, механична и акустична свързани последователно, което съответства на преобразуването на електрическата мощност в механична посредством звуковата бобина и в акустична посредством конусът:

звукова бобина конус въздух

електрическа механична акустична


Фиг.1. Еквивалентна схема на електродинамичен високоговорител

където:


е източник на напрежение /усилвателя на мощност/,

- ток от усилвателя на мощност,

- съпротивление по постоянен ток на бобината на високоговорителя,

- индуктивност на бобината на високоговорителя,

- трансформатор на електрическата мощност в механична,

- породената в звуковата бобина електродиналична сила,

- скорост на движение на конуса,

- гъвкавост на механичната системата,

- маса на подвижната механична система,

- механични загуби ,

- трансформатор на механичната енергия в акустична,

- звуково налягане,

- сила на звука,

- акустичен импеданс на пространството зад високоговорителя,

- акустичен импеданс на пространството пред високоговорителя.

Входният електрически импеданс на електродинамичен високоговорител (1) се определя от електрическия импеданс звуковата бобина: съпротивление R и индуктивноста L и от внесения електрически импеданс състоящ се от паралелното свързване на следните елементи: сърпротивлението Rвн, индуктивността Lвн и капацитета Cвн [1, 2, 3]:



,

Фиг.2 Електрическа еквивалентна схема на електродинамичен високоговорител

При честоти f=0 входният импеданс е равен на постоянното токово съпротивление на звуковата бобина Zвх=R. При честоти, по-ниски от резонансната честота f < f0 реактивната част на импеданса има положителен знак и се определя от Lвн. Резонансната честота на високоговорителя съвпада с резонансната честота на внесеният импеданс:

Стойността на входният импеданс при резонансната честота е



след приемане, че произведението ω1L e много малко. Характерно за импедансната характеристика в този случай е това, че при резонансна честота входния импеданс придобива максимум (фиг.2) вследствие на голямата стойност на внесеното активно съпротивление Rвн

За честотите между f0 и fe входния импеданс има капацитивен характер, който се определя от внесения капацитет Свн. С увеличаване на честотата над fe (f > fe) реактивното съпротивление има индуктивен характер. В този честотен обхват входния импеданс се определя само от електрическия импеданс на звуковaта бобина :

При увеличаване на честотата входният импеданс придобива индуктивен характер φ > 0. По отношение на фазата между напрежението и тока на входните клеми на високоговорителя може да се отбележи, че в интервала 0 ÷ f0 напрежението изпреварва тока. Когато честотата се увеличи до резонансната си стойност при f = f0 настъпва основният резонанс на трептящата система на високоговорителя:

След тази стойност на честотата входният импеданс придобива капацитивен характер φ < 0. За по-високи честоти Zвх отново придобива индуктивен характер φ > 0 и постепенно нараства.


Анализ на електрическата еквивалентна схема и математическата за­висимост описваща импеданса на електродинами­чен високогово­ри­тел.
За анализът на импедансната характеристика и обработката на полу­че­ни­те резултати използваме специализиран софтуер като MathCad или Matlab.В случая използваме MathCad.


Характеристики на модулът и фазата на импеданса в зависимост от честотата за високоговорител 30W100 Dynaudio с MathCad.



Диаграма на Найкуист


Симулация с PSpice Student
При симулацията първата стъпка е начертаване на еквивалентната електрическа схема на говорител Dynaudio 30W 100 като използваме функцията PSpice Schematics


След като сме разчертали схемата отиваме на Analysis и избираме Simulate.По този начин стартираме симулацията и на нов прозорец ни се показва изчертана характеристиката



След това изчертаваме в една кординатна система модулът и импеданса спрямо честотата.Това става като сме изчертали ппредната графика на меню Trace и избираме Add trace след това въвеждаме IMG(-1/I(Rdc)) в прозореца който се появи .Така получаваме:


Последната графика която получаваме след симулацията е графиката на Найкуист.


Освен PSpice Student има и други софтуери с които може да се изследват високо говорителите.Например такива софтуери са Audio Tester и Loudspeaker LAB.


Използването на Audio Tester много по – лесно спрямо Loudspeaker LAB , тъй като при Loudspeaker LAB е необходимо калиброване което отнема много време .Програмата Audio tester има следния вид :

И след като свързахме високоговорителя с опитната постановка и след стартиране на програмата за 30 W 100 на Dynaudio получените характеристики имат следния вид:

С програмата Loudspeaker LAB можем да измерим честотна, фазовата, имапедансната , полярната и други характеристики .За изследване на определен високоговорител се използва следната схема:


и чрез нея се свързва към звуковата карта на компютъра.След свързването към компютъра и стратираме програмата тя има следния вид:



А измерената импедансна характеристика е следната



Заключение
Като заключение можем да кажем, че използването на компютър за електрически и акустични измервания спестява средства за скъпа измервателна апаратура , а и дава предимства при анализирането и обработването на резултатите.
Получените резултати от последните две програми които представих в изловението си могат да се представят в графичен и табличен вид като имат много голяма точност .Те могат да се използват за анализ и сравнение с изразите описващи електрическия импеданс в MathCad.

Технически университет – Варна

КУРСОВА РАБОТА
Тема: Изследване на Електродинамичен високоговорител

30W-100 Dynaudio



Изработил: Проверил:.....................

Минко Минков (Гл.ас.д-р.Сираков)

фак.№065446



2007


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница