Что такое предрупорная камера



Импеданс

Если сравнивать конструкцию рупорного громкоговорителя с приспособлением голосового аппарата в пении, то можно заметить сходство в принципе их построения.

В рупоре патефона или громкоговорителя перед колеблющейся мембраной ставится коробка с суженным выходом из нее — предрупорной камерой. Роль предрупорной камеры сводится к тому, чтобы создать непосредственно перед мембраной сопротивление, которое позволит источнику колебаний наилучшим образом отда­вать энергию. Рупорный канал, следующий за предрупорной каме­рой, вносит в эту систему противодавление, способствующее обра­зованию общего сопротивления. Это общее сопротивление системы носит название импеданса. Таким образом, импедансакустическое сопротивление, которое испытывают голосовые связки со стороны ротоглоточного канала. Следует отметить, что все звонкие согласные звуки являются звуками высокого импеданса. Поэтому, энергичное произношение звонких согласных активизируют работу голосового затвора, но нельзя увеличивать силу звука гласных за счёт согласных. Выравнивание давлений начинается с открытия гласных «и, э, а». Надсвязочный и подсвязочный объём в давлении своём должны сходиться. При прикрытии звуков «о, у» создаётся больший импеданс в надставной трубке, который уравновешивает сильное подскладочное давление в верхнем регистре и облегчает голосовым складкам работу по смешению регистров.

Рис. 2. Схема приспособления голосового аппарата профессионального певца с суженным входом в гортань и аналогия этого приспособления с некоторыми техническими звуковыми приборами (головка патефона, рупорный громкоговоритель). Образующаяся в результате сужения хода в гортань ограниченная надскладочная полость играет роль предрупорной камеры.

Сравнив такое устройство с приспособлением гортани и ротоглоточного рупора человека в пении, можно только удивляться полной аналогии. По рентгеновским снимкам, сделанным во время пения на хорошей опоре у профессиональных оперных певцов, видно, что гортань занимает у каждого из них определен­ное положение и вход в нее всегда суживается, чем отделяется надскладочная полость от ротоглоточного рупора. В результате из полости гортани создается своеобразная «предрупорная камера», в которой может развиваться сопротивление, подобное тому, какое образуется в истинной предрупорной камере. Эта «предрупорная камера» в голосовом аппарате человека остается на всех гласных и на всем диапазоне неизменной, если певец поет профессионально, на хорошей певческой опоре (будь то piano или forte). При снятии звука с опоры (неопертое piano) надскладочная полость раскрыва­ется и «предрупорная камера» перестает существовать. Хорошо сформированная «предрупорная камера» является непременным ус­ловием правильного опертого певческого голосообразования.

Создание импеданса — противодавления в надставной трубке певца, — установление взаимосвязанной системы колебаний резонаторов и голосовых складок является важнейшим акустическим механизмом в работе голосового аппарата.Он позволяет певцу при сравнительно малых затратах энергии голосовых складок полу­чать чрезвычайно большой акустический эффект. Постановку голоса, собственно, и следует рассматривать как нахождение верной взаимосвязи между резонирующей надставной трубкой и фонирующей голосовой щелью. В процессе занятий часто можно определить момент, когда пение ученика становится более легким, а голос начинает звучать полно, красиво, мощно — это и есть мо­мент установления наилучшего соответствия между резонаторной системой надставной трубки и источником звука — голосовой щелью. Подгонка, подбор наиболее выгодного импеданса для дан­ного источника звука — гортани ученика — составляют одно из са­мых важных условий постановки голоса.

Читайте также:  Eos utility какие камеры

Устройство вибратора-гортани может потребовать большого импеданса. В этом случае пригодны те приемы, которые ведут к увеличению импеданса: опускание гортани, мало открытый рот. В других случаях удобнее меньший импеданс — широко открытый рот и спокойная или даже поднятая гортань. Р. Юссон на основе этого явления проанализировал различные методы обучения и классифицировал их.

Коэффициент полезного действия голосового аппарата так мал, что на гласном звуке «и»,например, излучается только 1/50 часть звуковой энергии, а 49/50 — поглоща­ется внутри организма. В этих условиях особенно важна роль пра­вильно подобранного импеданса, в результате воздействия которо­го звуковая энергия, возникающая в гортани, может возрасти во много раз и общий коэффициент полезного действия голосового аппарата сильно увеличится.

У певца есть ряд возможностей повысить громкость голоса, увеличить полезный акустический эффект действия голосового аппарата. Кроме основного, наиболее мощного механизма увели­чения громкости за счет импеданса, можно улучшить излучение большим открытием рта, в небольших пределах уменьшить пог­лощение звука внутри ротоглоточного канала за счет удачного приспособления мышечных органов (мягкого нёба, глотки, языка) и, наконец, в известной мере послать звук в желаемом направле­нии. Этим, однако, не исчерпываются возможности приспособ­ления голосового аппарата для улучшения слышимости голоса.

Источник

Рупорные ГГ, устройство, назначение рупора и предрупорной камеры, преимущества и недостатки. Основные условия равномерности ЧХ мощности542

Эффективность громкоговорителей прямого излучения из-за малой величины гиз чрезвычайно низка (в лучшем слу­чае КПД не превышает не­скольких процентов, а ча­сто — долей процента). Если головку прямого излучения нагрузить рупором (рис. 1.6,а), то в области низких частот (ka 2 а 2 раз (n=S/S, S и So — соответственно площади ос­нования диафрагмы и горла рупора, k = ω/c). Такая ру­порная система, в которой S мало отличается от S и n

1, называется широкогорлой. Указанное повыше­ние эффективности головки будет иметь место лишь втом случае, если в вы­бранном рупоре обеспечивается: а) активный характер входного сопротивления и независимость его от частоты; б) отсутствие отражения от выходного отверстия.

Рис.1.6. Рупорные громкоговорители:

Наибольшее распространение в практике получили ру­поры, сечение которых изменяется с расстоянием по экспо­ненциальному закону

S = Soe 2δ x ,(1.27)

Читайте также:  Принтер пишет проблемы с бумагой что делать

где δ — коэффициент расширения рупора, х — расстояние, отсчитываемое вдоль оси рупора от начального сечения Sего горла.

Такой рупор называется экспоненциальным и при беско­нечной длине его входное сопротивление zBX выражается соотношением

(1.28)

Графики активной и реактивной составляющих zBX, нор­мированные по , представлены в зависимости от безраз­мерной частоты ν= на рис. 1. 7. Из формулы (1.28) и рис. 1.7 видно, что на частоте =1, называемой критической частотой рупора, активная составляющая гвх входного сопротивления исчезает, и излучение теоретически должно прекратиться. Первое из поставленных выше требо­ваний ( ) приближенно удовлетворяется в области , когда активная составляющая начинает преоб­ладать над реактивной. Таким образом, критиче­ская частота рупора определяет нижнюю границу его paботы. Она зависит от коэффициента расширения рупора

(1.29)

Рис. 1.7. Частотная зависимость норми­рованных значений активной (г’вх) и ре­активной (х’вх) составляющих входного сопротивления бесконечного экспоненци­ального рупора

Как видим, для снижения нужно уменьшать коэффи­циент расширения, однако это вступает в противоречие со вторым требованием, сформулированным выше, как условие отсутствия отражения от выходного отверстия. В реальных условиях рупор имеет ограниченную длину l, определяющую площадь его выходного отверстия

Sl = Soe 2δ l (1.30)

от диаметра которого зависит сопротивление излучения отверстия zt = ri+jxi во внешнюю среду. Если волновой размер выходного сечения рупора мал, то от этого сечения происходит отражение звуковой волны. Интерференция внутри рупора отраженной волны с прямой обуславливает резонансные неравномерности обеих составляющих входного сопротивления. В частности, активная составляющая гвх рупора конечных размеров выра­зится соотношением

где k’= , нормирован­ные no значения активной и реактивной компонент сопротивления излучения выходного отверстия.

Чем короче рупор и меньше Sl, тем резче выступают интерференционные неравномерности гвх и хвх (рис. 1.8). К такому же результату, при заданной длине l, приводит уменьшение коэффициента расширения δ (или снижения критической частоты).

Кроме экспоненциального, существует еще большое число разновидностей рупоров, отличающихся законами измене­ния сечения с расстоянием. Среди них следует отметить семейство рупоров Бесселя, форма которых выражается степенными функциями вида

S = S(l + anx) n , (1.32)

где n —целое число, выражающее степень функции, an— коэффициент, вычисляемый по формуле

В частности, при n=1 получается параболический, а при n = 2— конический рупоры (рис. 1.9,а,б). Можно показать, что при n степенной рупор превращается в экспо­ненциальный. Функция

(1.33)

определяет другое семейство рупоров, называемых гипербо­лическими. В этой формуле величины δ и g называются соответственно коэффициентами расширения и формы ру­пора. При g=1 получаем экспоненциальный рупор

Рис. 1.9. Различные формы рупоров:

а — параболическая; б — коническая; в — экспоненци­альная; г — катеноидальная

(который таким образом является как бы граничным между семействами бесселевых и гиперболических рупоров), а при g = 0 — катеноидальный (рис. 1.9, в, г).

Читайте также:  Что такое камера китай

Активная гвх и реактивная хвх компоненты входного со­противления гиперболического

В широкогорлых рупорах используются обычные головки прямого излучения, подвижная система которых в рабочем диапазоне частот управляется массой подвижной системы m1. Поэтому, приняв , а , видим, что КПД широкогорлого рупорного громкоговорителя с повышением частоты уменьшается. Однако, вследствие больших волновых размеров выходного отверстия, одновре­менно с понижением КПД происходит обострение направленности и увеличение коэффициента Ω осевой концентрации излучения. Поэтому осевая интенсивность и звуковое давление с частотой почти не изменяются, пока на высоких частотах система не превращается в обычный громкоговоритель прямого излучения.

Рис. 1.11.Эквивалентные электрические схемы нормального рупорного громкого­ворителя:

а — полная; б — упрощенная (приведенная к пло­щади диафрагмы);

в — для средних; г — для низ­ких; д — для высоких частот

Другой тип рупорного громкоговорителя, на­зываемый узкогорлым или нормальным (см. рис. 1.6,б), состоит из рупора с очень малой площадью входного отвер­стия S и специальной рупорной головки, имеющей легкую куполообразную диафрагму с площадью SД. Щелевидная полость между диафрагмой и входным отверстием рупора образует так называемую предрупорную камеру, которая бла­годаря сравнительно большому значению коэффициента трансформаций n=Sд/S существенно увеличивает полезное сопротивление, нагружающее диафрагму. Полная эквива­лентная схема акустико-механической системы нормального рупорного громкоговорителя представлена на рис. 1.11,а. Здесь m1=mk+mд (mк — масса звуковой катушки, mд — диа­фрагмы) ; с1 и r1— гибкость и внутреннее трение гофриро­ванного воротника, являющегося подвесом подвижной си­стемы. Нагрузка трансформатора на этой схеме, строго говоря, должна быть представлена комплексным входным сопротивлением рупора конечной длины. На рис. 1.11,а это сопротивление принято равным , что допустимо, если отражение от выходного отверстия рупора мало и ω> . При разумных размерах рупора эти требо­вания удается выполнить только для сравнительно высокой критической частоты (fKp = 400—500 Гц). Поэтому нор­мальные рупорные громкоговорители предназначаются преимущественно для работы в средне- и высокочастотных звеньях громкоговорящих систем.

Куполообразные диафрагмы изготавливаются, как пра­вило, совместно с гофрированным воротником из металличе­ской фольги (обычно алюминиевой) или полимерных мате­риалов. Коэффициент механических потерь такой диафрагмы не велик, поэтому величиной внутреннего трения (см. рис. 1.11, а) можно пренебречь. Тогда эквивалентная схема примет вид, представленный на рис. 1.11,6. На частоте ме­ханического резонанса подвижной системы диафрагма нагружена практически лишь сопротивлением rн (рис. 1.11, в), а в области низких частот величина и характер частотной зависимости механического сопротивле­ния подвижной системы определяется гибкостью диафрагмы (рис.1.11,г). На высоких частотах эквивалентная схема имеет вид Г-образного звена несимметричного фильтра низкой частоты (рис. 1.11,д).

Источник

Поделиться с друзьями
СервисКлимат