Електродинамічний здвоєний низькочастотний гучномовець

Винахід стосується галузі електроакустики і може бути використаний при виробництві акустичних систем (АС) для високоякісного звуковідтворення. Відомий гучномовець "Плутон", найбільш близький до винаходу, містить шасі з закріпленим на ній електромеханічним перетворювачем, пружну сферичну оболонку, стержневий сферотримач, що встановлений на осі сферичної оболонки і закріплений одним кінцем до її вершини, а другим - до центральної частини електромеханічного перетворювача, збуджувач якого закріплений співвісно із сферотримачем до нижньої частини сферичної оболонки. Гучномовець оснащений звукопоглиначем, який розміщений всередині сферичної оболонки і прикріплений в її центральній частині до стержневого сферотримача, і акустичним демпфером, встановленим в верхній частині сферичної оболонки між нею і елементами кріплення стержневого сферотримача. Акустичний демпфер гучномовця виконаний у вигляді двох шайбоподібних елементів із звукопоглинаючого матеріалу, між якими затиснута вершина сферичної оболонки. Даний пристрій не забезпечує рівномірного розповсюдження звукового тиску у всіх напрямках, так як потужність випромінювання звукової енергії сферичною оболонкою зменшується по мірі віддалення від електромеханічного перетворювача із значною інтенсивністю. Крім того, конструкція пристрою не дозволяє використовува ти його в складі АС. В умовах експлуатації низькочастотних гучномовців для озвучування великих приміщень такі фактори, як нерівномірність амплітудночастотної характеристики (АЧХ) та паразитні резонанси гучномовця створюють суттєвий негативний вплив на якість відтворення звуку. Це пояснюється тим, ідо конструкції відомих гучномовців не дозволяють утворити достатньо рівномірну АЧХ, так як різні частини дифузорів цих гучномовців коливаються з різною Інтенсивністю. Це зумовлено тим, що такі дифузори мають неоднакову жорсткість, яка зменшується від центру до вершини дифузора. В результаті цього центральна частина дифузора працює як поршень, а верхня - як мембрана. Тому з підвищенням частоти, коливання верхньої частини дифузора різко зменшуються, що призводить до збільшення нерівномірності АЧХ. Крім того, розміщення елементів шасі і магнітних систем, які мають досить велику площу, на близькій відстані від задніх поверхонь дифузорів створює відбивання значної кількості енергії акустичних хвиль від цих елементів назад на дифузори. При цьому на частотах, які кратні відстаням від дифузора до елементів шасі виникають паразитні резонанси, що призводить до росту нелінійних спотворень гучномовця. При використанні в якості випромінювача звуку пружної сферичної оболонки з жорстким закріпленням однієї її частини, як в прототипі, не вдається отримати рівномірне звукове поле і достатньо гладку АЧХ внаслідок того, що максимальні коливання буде мати та частина сферичної оболонки, яка знаходиться безпосередньо біля звукової котушки, а по мірі віддалення від неї потужність випромінювання буде різко зменшуватись. Крім того, не вдається забезпечити достатньо рівномірну жорсткість сферичної оболонки по всій її площі. В основу винаходу покладено завдання створити такий гучномовець, в якому нове конструктивне виконання елементів гучномовця і шасі та зміна форми випромінюючих поверхонь з наданням їм додаткової жорсткості дозволили б зменшити нерівномірність АЧХ в області низьких частот і запобігти виникненню паразитних резонансів, а за рахунок цього зменшити коефіцієнт нелінійних спотворень і утворити рівномірне звукове поле навколо гучномовця. Задача вирішується наступним чином. У відомий гучномовець, який містить шасі з закріпленим на ньому електромеханічним перетворювачем, до складу якого входить магнітна система, в кільцевому робочому зазорі якої розміщено звукову катушку з шайбою центруючою, додатково вводять ще один електромеханічний перетворювач, який розміщується на своєму шасі співвісно з першим перетворювачем і розвернутий від нього на 180°, два дифузори грибоподібної форми, на яких встановлено захисні ковпачки таким чином, щоб дифузори разом з захисними ковпачками утворювали випромінюючі поверхні у вигляді напівсфер. Електромеханічні перетворювачі розміщено всередині гучномовця і замкнуто ззовні випромінюючими поверхнями. Шасі і магнітні системи з'єднано між собою через гумові прокладки, а кріплення дифузорів до шасі здійснюється за допомогою підвісів. Застосування другого електромеханічного перетворювача, розміщеного співвісно з першим і розвернутого від нього на 180° разом з двома дифузорами дозволяє створити симетричну механоакустичну систему, завдяки чому опір повітря з обох її сторін буде однаковим, що дозволяє зменшити нелінійні спотворення гучномовця. Застосування дифузорів грибоподібної форми разом з захисними ковпачками дозволяє отримати зовнішні випромінюючі поверхні напівсферичної форми, які при сумісній роботі утворюють рівномірне звукове поле, а застосування захисних ковпачків достатньо великої площі дозволяє значно підвищити жорсткість дифузорів, і цим самим забезпечити коливання більшої частини випромінюючих поверхонь з однаковою інтенсивністю, що сприяє утворенню більш гладкої АЧХ і зменшенню нелінійних спотворень. Грибоподібна форма дифузорів, крім того, забезпечує формування гладкої акустичної хвилі всередині гучномовця. Завдяки здвоєній симетричній конструкції гучномовця нерівномірність АЧХ кожного з дифузорів значною мірою компенсується. Так як піки на АЧХ дифузорів характеризують зростання звукового тиску, а провали - його пониження, то при сумісній роботі дифузорів завдяки взаємному демпферуванню відбувається складання звукових тисків, а отже, І їх вирівнювання, що, в свою чергу, призводить до вирівнювання АЧХ здвоєного гучномовця. При роботі здвоєний гучномовець утворює навколо себе рівномірне звукове поле, так як всі частини обох напівсферичних випромінюючих поверхонь мають достатню жорсткість і коливаються з однаковою інтенсивністю. Підвіси використовуються для прикріплення випромінюючих поверхонь напівсферичної форми до шасі і забезпечення потрібної степені їх переміщення, Застосування підвісів з однаковою гнучкістю при русі дифузорів вперед і назад забезпечує використання будь-якої з випромінюючих поверхонь гучномовця, при його роботі в складі АС, як основної (зовнішньої). Застосування в конструкції шасі основи дискової форми дозволяє кріпити на ній з одного боку магнітну систему, з іншого - шайбу центруючу, а круглий отвір в центрі основи дозволяє створити повітряний зазор магнітної системи, в якому розміщено звукову катушку. Застосування концентрично розміщеного з основою кільця дозволяє прикріплювати до нього підвіси з випромінюючими поверхнями напівсферичної форми і розмістити на ньому кріпильні виступи, що служать для скріплення шасі між собою та для прикріплення гучномовця до елементів АС, а також виступи для під'єднаний виводів звукових котушок. Застосування ребер кріплення з заокругленими поверхнями разом з антивібраційними прокладками дозволяє усунути паразитні резонанси всередині гучномовця, так як заокруглена поверхня ребер кріплення створює рівномірне відбивання звукових хвиль у всі х напрямках, що призводить до розсіювання акустичної енергії всередині гучномовця, і відповідно, до мінімального її відбивання назад на дифузори. Крім того, конструкція ребер кріплення така, що вони мають еліптичне січення, а їхня товщина однакова по всій довжині, внаслідок чого зростає міцність конструкції гучномовця. Застосування антивібраційних прокладок з м'якої гуми дозволило усунути вібрацію шасі і магнітних систем одне відносно одного при високій потужності випромінювання, так як вони виконують роль демпфера і поглинають енергію вібрації. Шасі виконано суцільнолитим. Застосування двох шасі розміщених співвісно і розвернутих одне від одного на 180° дозволяє розмістити електромеханічні перетворювачі всередині гучномовця, і тим самим, значною мірою усун ути вплив елементів шасі та магнітних систем на випромінення задніх поверхонь дифузорів. На фіг.1 зображена конструкція здвоєного гучномовця, на фіг.2 - конструкція шасі, вид спереду, на фіг.3 - розріз по А - А на фіг.2. Здвоєний низькочастотний електродинамічний гучномовець має симетричну конструкцію і складається з двох електромеханічних перетворювачів, розміщених на шасі 1 співвісно і розвернутих один від одного на 180°, що складаються з магнітних систем 2 з фланцями 3 та кернами 4, прикріпленими до основи дискової форми 5 шасі 1 ззаду, в кільцевих робочих зазорах яких розміщені звукові котушки 6, з прикріпленими до них центруючими шайбами 7, інший бік яких прикріплений до основи 5 шасі 1 спереду. Звукові катушки 6 з'єднані з дифузорами грибоподібної форми 8, які в свою чергу, через підвіси 9 приєднуються до кілець 10 шасі 1 за допомогою гумових кілець 11. Кільце 10 розміщено концентрично з основою 5 і зв'язано з нею за допомогою ребер кріплення з заокругленими поверхнями 12. Поперечний переріз ребра кріплення 12 зображено на фіг.3. З зовнішнього боку до дифузорів 8 прикріплені захисні ковпачки 13, які надають випромінюючим поверхням форму напівсфер. Шасі 1 мають кріпильні виступи 14, в яких є отвори 15 для скріплення обох шасі між собою та отвори 16 для прикріплення гучномовця до елементів АС, До виступів 17 шасі 1 приєднані виводи звукових котушок 6. Між елементами шасі 1 та магнітними системами електромеханічних перетворювачів встановлено антивібраційні прокладки 18, 19. Працює здвоєний гучномовець наступним чином. Вхідний електричний сигнал подається на виводи звукових котушок 6 прикріплених до виступів 17 шасі 1. Проходження сигналу звукової частоти через звукові катушки 6 спричинює їхні коливання, які передаються дифузорам 8. При роботі гучномовця фазування звукових котушок 6 відбувається таким чином, щоб при надходженні сигналу одна з них втягувалась в повітряний зазор своєї магнітної системи, а інша виштовхувалась назовні з повітряного зазору своєї магнітної системи. Тоді обидві випромінюючі поверхні напівсферичної форми будуть рухатись разом в один бік і працювати як симетрична механоакустична система. При використанні гучномовця в АС основною (зовнішньою) випромінюючою поверхнею буде та, яка виштовхується звуковою котушкою назовні. Через те, що при виготовленні дифузорів не вдається отримати однакові їх АЧХ, при роботі гучномовця піки і провали АЧХ дифузорів будуть компенсуватись завдяки взаємному демпферуванню, що призводить до вирівнювання АЧХ здвоєного гучномовця і сприяє зменшенню нелінійних спотворень. При досягненні звуковою хвилею заокруглених поверхонь ребер кріплення 12 шасі 1 вона буде рівномірно розсіюватись у всіх напрямках і частина енергії хвилі, яка повернеться назад на дифузор буде незначною. Крім того, антивібраційні прокладки з м'якої гуми 18, 19 повністю усувають вібрацію шасі 1 та їх магнітних систем одне відносно одного при високих потужностях випромінювання, завдяки поглинанню енергії вібрації. Це призводить до усунення паразитних резонансів всередині гучномовця і зменшення нелінійних спотворень. Випромінювання звукової хвилі на зовні гучномовця буде здійснюватись передніми поверхнями дифузорів 8, які разом з захисними ковпачками 13 утворюють напівсферичні випромінюючі поверхні. Крім того, захисні ковпачки 13 забезпечують додаткову жорсткість дифузорів 8, внаслідок чого інтенсивність коливань промінюючих поверхонь на більшій частині їх площ буде однаковою. Це призводить до формування рівномірного звукового поля навколо гучномовця, гладкої АЧХ та зменшення нелінійних спотворень відтворюваного сигналу.