Основные показатели акустической системы
Синтез электроакустической системы по параметрам громкоговорителей. Определение типа акустической системы, выбранных по параметрам Тиля-Смолла головок громкоговорителей. Объем и размеры выбранного акустического оформления. Материал корпуса системы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.05.2014 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Анализ задания
- 2. Расчет и проектирование акустического оформления
- 3. Расчет фильтрующей и согласующей цепи
Введение
Цель данного курсового проекта заключается в синтезе электроакустической системы по заданным параметрам громкоговорителей. В ходе выполнения требуется определить тип акустической системы, в соответствие с параметрами Тиля-Смолла выбранных головок громкоговорителей (ГГ.), объем и размеры выбранного акустического оформления, материал, из которого будет изготовлен корпус системы.
Необходимо будет рассчитать фильтр, согласующую цепь, а также катушки индуктивности и если будет необходимо аттенюатор.
Будут получены основные показатели рассчитанной акустической системы: теоретически максимально достижимый КПД, уровень характеристической чувствительности, максимальная акустическая мощность, максимальный уровень звукового давления, развиваемый акустической системой, электрическая мощность.
1. Анализ задания
В данном курсовом проекте необходимо выбрать тип акустического оформления, рассчитать объем и резонансные частоты системы, в которую будут помещены громкоговорители, звукоизоляция корпуса, рассчитать разделительные фильтр и согласующие цепи, а также основные показатели системы. Параметры головок громкоговорителя заданны по варианту №14. Система выбрана двухполосной (с низкочастотной головкой и с высокочастотной головкой громкоговорителя)
Были даны громкоговорители со следующими параметрами:
низкочастотный громкоговоритель 15LW1401 (табл.1.1);
Таблица 1.1 - Параметры низкочастотного громкоговорителя 15LW1401
|
Спецификация |
Параметры |
||||
|
Номинальный диаметр |
380 мм |
42Гц |
|||
|
Глубина |
163,4 мм |
5 Ом |
|||
|
Номинальный импеданс |
8 Ом |
0,28 |
|||
|
Минимальный импеданс |
6,3 Ом |
5,36 |
|||
|
Номинальная мощность |
1600 Вт |
0,27 |
|||
|
Чувствительность |
98дБ |
131 |
|||
|
Полоса воспроизводимых частот |
40-2400 Гц |
0,090 |
|||
|
Материал звуковой катушки |
Медь |
9 мм |
|||
|
2,15 мГн |
Высокочастотный громкоговоритель ND1075 (табл.1.2).
Таблица 1.2 - Параметры высокочастотного громкоговорителя ND1075
|
Спецификация |
Параметры |
||||
|
Номинальный диаметр |
98 мм |
0 |
|||
|
Глубина |
53 мм |
||||
|
Номинальный импеданс |
8 Ом |
||||
|
Минимальный импеданс |
7 Ом |
||||
|
Номинальная мощность |
90 Вт |
R |
5.3 Ом |
||
|
Чувствительность |
108 дБ |
||||
|
Полоса воспроизводимых частот |
1600-20000 Гц |
||||
|
Материал звуковой катушки |
Неодим |
Для создания акустического оформления берут во внимание параметры НЧ динамика. Акустическое оформление выбирают исходя из параметра Qts (значение общей добротности).
Данная низкочастотная головка громкоговорителя имеет значение общей добротности Qts=0,27. Учитывая такое значение Qts, выбранное акустическое оформление будет - акустическое оформление с фазоинвертором. Именно благодаря такому оформлению можно достичь хорошего воспроизведения НЧ. Для выполнения акустического оформления с фазоинвертором (ФИ) используют головки с низкой полной добротностью - .
Так как система двухполосная, она будет иметь два разделительных фильтра Баттерворта второго порядка, катушки индуктивности которых необходимо рассчитать. Входное сопротивление громкоговорителя влияет на АЧХ и ФЧХ разделительных фильтров вплоть до нарушения их работы. Для согласования фильтров с входным сопротивлением применяется согласующая цепь. Так как механический резонанс не влияет на характеристики фильтра и резонансная частота низкочастотного громкоговорителя не находиться вблизи частоты разделения фильтра, то применяется упрощенная согласующая цепь, состоящая из последовательно включенных сопротивленияR и емкостиC.
АЧХ ВЧ динамика имеет значение звукового давления в среднем на 7 дБ выше, чем у НЧ динамика. Для уменьшения неравномерности АЧХ применяется аттенюатор для ВЧ громкоговорителя. Аттенюатор - устройство, предназначенное для снижения уровня сигналов, обеспечивающее фиксированное или регулируемое затухание.
Необходимо рассчитать основные характеристики акустической системы, а именно: теоретически максимально достижимый КПД, уровень характеристической чувствительности, максимальный уровень звукового давления, развиваемый акустической системой, электрическая мощность.
электроакустический громкоговоритель корпус головка
2. Расчет и проектирование акустического оформления
Выбранное акустическое оформление является акустическим оформлением с фазоинвертором.
Для расчета акустического оформления с ФИ необходимы:
1) добротность головки громкоговорителя Qts=0,27;
2) резонансная частота НЧ ГГfs=42 Гц;
3) эквивалентный объем, возбуждаемый ГГVas = 131 л.
Для определения соотношений Vas/V, fb/fs, f3/fsиспользуют график, изображенный на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - График для определения параметров акустической системы с фазоинвертором
Воспользовавшись графиком, предоставленным на рисунке 2.1, получены следующие соотношения:
следовательно
следовательно
следовательно
Длина фазоинвертора вычисляется по следующей формуле:
где l - длина фазоинвертора, с - скорость звука, м/с2, d - диаметр фазоинвертора, м (ФИ) (0,11м), V-объем акустического оформления, м3, fb-частота фазоинвертора, Гц.
Подставив данные в формулу, получен следующий результат:
Итак, размеры трубы фазоинвертора равны:
где d - диаметр отверстия трубы, l - длина трубы.
Длина фазоинвертора не должна быть больше, чем , где - длина волны на резонансной частоте фазоинвертора.
, следовательно
ПриV= 36 л, значения параметров акустического оформленияl, h и b (внутренние конструктивные размеры) составят:
h=0,5м,
l=0,4м,
b=0,18м.
На качество звучания акустической системы большое влияние имеет качество изготовленного корпуса акустической системы (АС). Головки громкоговорителей (ГГ.) устанавливаются на переднюю стенку, путем крепления болтами, с уплотнением в виде кольцевой прокладки из резины, пенопласта или картона, что уменьшает вибрацию системы. Задняя сторона корпуса не закрывается деталями. В качестве материала оформленияна передней стенке выбирают деревянные доски, ДСП или ДВП, фанеры и т.д., а так как АСимеет большую акустическую мощностьтолщина стенок в акустическом оформлении должна быть не меньше, чем 20 мм.
Внутренние поверхности акустического оформления отделывают звукопоглощающим материалом из минеральной ваты или стекловолокна. Звукопоглотитель прошивается, чтобы материал не расслаивался от вибрации.
Учитывая, толщину стенок корпуса оформления (20мм) получены следующие конструктивные размеры акустической системы:
h=0,54м,
l=0,44м,
b=0,22м.
В качестве звукопоглощающего наполнения выбрана искусственная вата, а в качестве материала для изготовления стенок АС выбран ДСП.
3. Расчет фильтрующей и согласующей цепи
Так как АС чаще всего двух или трех полосные, то на каждую из ГГ должен подаваться тот диапазон частот, который воспроизводит данная головка. Влияние разделительных фильтров на АЧХ АС позволило провести теоретическое и экспериментальное исследование по синтезу оптимальной структуры разделительных фильтров.
Разделительные фильтры Батерворта нечетных порядков обеспечивает плоскую суммарную АЧХ, но приводит к несимметричной характеристике направленности в полосе разделения частот, а фильтры четных порядков дают симметричную характеристику направленности, но суммарная АЧХ имеет неравномерность порядка 3 дБ в области частот разделения. В данном курсовом проекте используются фильтры четного порядка для каждой из головок - ВЧ и НЧ.
Номинальный диапазон частот головки, предназначенной для воспроизведения той или иной полосы, должен быть шире на 2 октавы, чем полоса пропускания соответствующего фильтра. Частоту разделения для двух полосной системы выбирают в диапазоне от 400 до 1200 Гц. В данном курсовом проекте были сопоставлены АЧХ НЧ и ВЧ ГГ, и выбрана полоса разделения , АЧХ представлена на рисунке 3.1
Рисунок 3.1 - АЧХ НЧ и ВЧ головок
Для создания фильтра для НЧ и ВЧ головок изначально применяется фильтр-прототип. Фильтр-прототип - это такой фильтр, который рассчитан на единичную частоту разделения и единичное сопротивление нагрузки. Для перехода к реальным параметрам используют коэффициенты б и реальные значения параметров Тиля-Смолла.
Фильтр для НЧ ГГ строится по следующему принципу: каждая б-индуктивность заменяется на реальную индуктивность, а каждая б-емкость - на реальную емкость.
Расчет номиналов ведется по формулам:
где , , ,
Значения номиналов:
Схема НЧ фильтра без согласующей цепи представлена на рисунке 3.2
Рисунок 3.2 - Схема фильтра для НЧ головки
Фильтр для ВЧ ГГ строится по следующему принципу: каждая б-индуктивность ставится в соответствие реальной емкости, а каждая б-емкость - реальной индуктивности.
Расчет номиналов ведется по формулам:
где , , ,
Значения номиналов:
Схема ВЧ фильтра приведена на рисунке 3.3
Рисунок 3.3 - Схема фильтра для ВЧ головки
Для разделительных фильтров используют катушки индуктивности с воздушным сердечником. Они обеспечивают максимальное отношение и имеют большую добротность. Конструкция такой катушки представлена на рисунке 3.4
Рисунок 3.4 - Конструкция катушки с воздушным сердечником
Для расчета параметров такой катушки были использованы следующие формулы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Катушка НЧ фильтра со значением индуктивности L=2,12мГн, допустимым уровнем затухания сигнала N3=1 дБ и входным сопротивлением НЧ динамика R=5Ом имеет следующие параметры:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Катушка ВЧ фильтра со значением индуктивности L=2,25 мГн, допустимым уровнем затухания сигнала N3= 1 дБ и входным сопротивлением НЧ динамика R=5,3 Ом имеет следующие параметры:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Входное сопротивление ГГ существенно влияет на АЧХ разделительных фильтров. Что бы исправить это, в общую цепь включают согласующую цепь, которая компенсирует влияние входного сопротивления ГГ на работу разделительных фильтров. Поэтому применяют упрощенную схему согласующей цепи. Полную схему целесообразно применять только в том случае, если резонансная частота ГГ находится вблизи частоты разделения фильтра ВЧ или нижней частоты разделения для полосового фильтра (фильтр СЧ, которого нет в двух полосной системе, т.к. отсутствует СЧ ГГ.). Упрощенная цепь включает в себя сопротивление и емкость. Схема упрощенной согласующей цепи представлена на рисунке 3.5
Рисунок 3.5 - Упрощенная схема согласующей цепи
Значения Rк и Cк рассчитываются по формулам:
где - входное сопротивление ГГ, - индуктивность звуковой катушки ГГ.
Согласующая цепь для разделительного фильтра НЧ головки будет иметь следующие номиналы, при ,:
Для цепи разделительного фильтра ВЧ головки нет смысла рассчитывать, т.к. индуктивность ВЧ головки крайне мала и ею пренебрегают.
Из рисунка 3.1 видно, что ВЧ ГГ развивает больший уровень звукового давления, в среднем на 10 дБ, чем НЧ ГГ. Для уменьшения общей неравномерности АЧХ для ВЧ головки надо применить аттенюатор. В данном курсовом проекте будет применен "Г-образный" аттенюатор, представленный на рисунке 3.6
Рисунок 3.6 - "Г-образный" аттенюатор
Сопротивления R1 и R2 рассчитываются по формулам:
где N - уровень, на который аттенюатор должен ослабить сигнал, сопротивление ВЧ ГГ.
При и N= 10 дБ значения сопротивлений R1 и R2 получились следующие:
После расчета всех номиналов фильтров, согласующей цепи и аттенюатора была построена принципиальная схема фильтрующей и согласующей цепи, представлена на рисунке 3.7
Рисунок 3.7 - Принципиальная схема фильтрующей и согласующей цепи
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Широкое распространение головок громкоговорителей электродинамической системы, прямого излучения с коническим или купольным диффузором. Внешний вид головки и принцип действия. Определение входного сопротивления головки, его зависимость от частоты.
реферат [1,1 M], добавлен 13.11.2010Виды акустического оформления. Конструкции акустического экрана, открытого и закрытого ящика, фазоинвертора, лабиринта, рупора. Многополосные акустические системы, требованиями международных стандартов. Резонатор Гельмгольца, расчет размера ящика.
реферат [575,4 K], добавлен 16.11.2010Работа системы инфракрасного дистанционного управления. Параметры и характеристики 6-ти канального регулятора громкости. Выбор технологии разработки печатной платы. Расчет расходов на стадии производства устройства управления акустической системой 5.1.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 01.02.2013Обзор портативных акустических излучателей. Обзор методик измерения параметров головок громкоговорителей. Разработка макета и моделирование конструкции портативного акустического излучателя. Исследование характеристик и режимов работы излучателя.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 08.07.2017Активные и пассивные акустические системы и сабвуферы. Подводимая электрическая мощность. Основные типы звуковых систем. Диапазон воспроизводимых частот. Коэффициент нелинейных искажений. Подключение акустической системы. Основные фирмы-производители.
дипломная работа [95,8 K], добавлен 03.06.2014Нахождение оптимального времени реверберации, общей площади ограничивающих поверхностей, дополнительного и основного фонда звукопоглощения. Определение требуемых параметров помещения. Выбор системы озвучения. Описание расположения громкоговорителей.
контрольная работа [270,5 K], добавлен 25.05.2014Определение штучного времени операций автоматизированной сборки и соответствующего ей типа производства. Обоснование компоновки печатной платы, ее расчет на вибропрочность и лектромагнитную совместимость. Выбор припоя и флюса, применяемых для пайки.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 16.09.2017Параметры и характеристики головок громкоговорителей, используемых в портативных акустических излучателях. Применение контрапертурного преобразования. Исследование в области конструирования, дизайна и качественного воспроизведения звуковых волн.
дипломная работа [474,6 K], добавлен 20.06.2017Основные элементы принципиальной и структурной схемы проектируемой следящей системы. Математическое описание системы. Постановка задачи синтеза. Построение логарифмической частотной характеристики неизменяемой части. Синтез корректирующих устройств.
курсовая работа [1004,6 K], добавлен 30.01.2011Синтез стационарной следящей системы на основе линейной теории детерминированных автоматических систем. Определение коэффициента усиления электронного усилителя. Построение желаемой логарифмической амплитудной частотной характеристики (ЛАЧХ) системы.
курсовая работа [47,7 K], добавлен 02.07.2013Расчет длины регенерационного участка волоконно-оптической системы (ВОЛС) передачи информации по заданным параметрам энергетического потенциала системы и дисперсии в волоконных световодах. Оценка быстродействия ВОЛС. Определение ширины полосы пропускания.
контрольная работа [340,4 K], добавлен 29.05.2014Синтез методом желаемой ЛАЧХ, определение коэффициента передачи и частоты среза проектируемой следящей системы. Использование метода модального управления объектом для построения скорректированной системы, ее реализация при помощи средств MATLAB.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.09.2012Формирование функциональной схемы системы автоматической стабилизации (САС). Построение линеаризованной математической модели САС. Определение передаточных функций элементов САС. Статический и динамический системы, ее моделирование на лабораторном стенде.
курсовая работа [861,2 K], добавлен 24.02.2012Определение передаточных функций системы для управляющего и возмущающего воздействия. Проверка на устойчивость методом Гурвица. Синтез системы: параметры регуляторов и фильтров. Построение статических и динамических характеристик синтезированной системы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 29.05.2013Исследование устойчивости непрерывной системы. Передаточная функция замкнутого контура. Определение критического коэффициента усиления разомкнутой системы. Синтез последовательного корректирующего устройства. Моделирование скорректированной системы.
курсовая работа [315,4 K], добавлен 08.04.2014Описание исходной аналоговой системы управления. Вывод передаточных функций элементов системы. Определение периода квантования по времени. Синтез системы управления с использованием корректирующих устройств. Значение коэффициентов PID-регулятора.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 15.02.2014Исследование линеаризованной системы, в которой не учитываются нелинейные элементы. Ввод пропорционального регулятора для коррекции системы. Этапы проведения синтеза данной системы. Определение реакции системы на ступенчатый, гармонический сигнал.
курсовая работа [794,9 K], добавлен 05.03.2010Выполнение синтеза и анализа следящей системы автоматического управления с помощью ЛАЧХ и ЛФЧХ. Определение типов звеньев передаточных функций системы и устойчивости граничных параметров. Расчет статистических и логарифмических характеристик системы.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 01.12.2010Этапы синтеза системы управления нестационарным динамическим объектом. Представление системы переменных состояний в форме Коши и векторной. Построение логарифмической амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик нескорректированной системы.
курсовая работа [210,0 K], добавлен 28.02.2013Конструкция акустической системы - устройства для воспроизведения звука. Количество полос, на которые разбит диапазон частот колонки. Мощность как один из основных параметров, используемых при сопоставлении акустических систем. Частота кроссовера.
презентация [4,2 M], добавлен 08.01.2016
