تاريخ الأنظمة الصوتية. تاريخ إنشاء مكبرات الصوت "الإلكترونية" ذات الناشرات المعدنية. كيف يعمل المتحدث

اليوم لم يعد بإمكاننا أن نتخيل حياتنا بدون أصوات، موسيقى، سماعات الرأس، مكبرات صوت غير مكلفةووصفت أنظمة السماعاتعدة مئات من واط لكل منهما، مما يرعب الجيران. دعونا نتعمق في تاريخ تطور الأنظمة الصوتية الذي يمتد لقرنين تقريبًا ونتتبع المسار الصعب لتطور هذه السمة الأساسية في حياتنا. أصبح الصمت أعلى. تيري براتشيت الكهرباء والصوت: التجارب الأولى في عام 1831، كان العالم ينتظر أحد أعظم الاكتشافات في عصرنا: لاحظ الفيزيائي التجريبي الإنجليزي مايكل فاراداي ظاهرة مثل الحث الكهرومغناطيسي. في غضون ثلاث سنوات، سيظهر مفهوم المجالات الكهربائية والمغناطيسية، والكهرومغناطيسية، وبعد ذلك بقليل الكهرباء الضغطية. يدخل الإنسان تدريجياً عصر الكهرباء. قد تبدو لنا الحياة في ذلك الوقت مملة بعض الشيء: غياب التلفاز والراديو والإضاءة الكهربائية. للترفيه - الكرات والمسارح، للروح - الموسيقى الحية، للعمل - الطاقة اليدوية، عجلات المياه، طواحين الهواء والأجهزة الميكانيكية. سوف تمر عدة عقود قبل ظهور الأجهزة التي تشبه حتى عن بعد الأنظمة الصوتية الحديثة، ولكن في الوقت الحالي يقوم الإيطالي أنطونيو ميوتشي بتطوير "تلغراف ناطق". في عام 1849، قام ميوتشي ببناء نموذج أولي يعمل بكامل طاقته لسلف الهاتف الحديث، لكنه يفتقر إلى مالولا يسمح له بدفع مبلغ 250 دولارًا مقابل الحصول على براءة اختراع. وبعد 11 عامًا، يوضح المخترع كيف يمكن باستخدام التلغراف نقل صوت المغني على مسافة عدة أميال، وفي عام 1861 انضم يوهان فيليب ريس إلى البحث. بعد نشر تقرير "حول الاتصال الهاتفي من خلال التيار الكهربائي"، يوضح يوهان ريس للجمهور جهازًا يمكن أن يطلق عليه بجدارة أول مكبر صوت. ومع ذلك، يفضل ريس اسم "هاتف الموسيقى". كغشاء، اختار ريس أمعاء الخنزير المغمورة بالزئبق، حيث يتأثر الملف النحاسي لجهاز الاستقبال بالتيار القادم من بطارية كلفانية ، تسبب في ممغنطة القضيب الفولاذي لجهاز الاستقبال وإزالة مغنطته. يمكن سماع مكبر صوت ريس على مسافة تصل إلى 100 متر، وقد أرسى مظهره أساسًا متينًا على الطريق لبناء أنظمة صوتية كهروديناميكية. للأسف، فإن النقص في التصميم وخصوصية المواد جعل من الممكن إعادة إنتاج الأصوات العالية جدًا فقط. مكبر الصوت لم يكن مناسبًا للكلام البشري. بعد شهرين، سيُطلق على اختراع يوهان ريس اسم "لعبة مضحكة"، وسيقوم الميكانيكي الألماني ألبرت شخصيًا بتنظيم إنتاج هذا "الاختراع عديم الفائدة". أحد هذه الأجهزة ينتهي به الأمر في أيدي ألكسندر جراهام بيل. بعد دراسة مبدأ تشغيل مكبر الصوت Race، بدأ بيل في تطوير "معرفته الفنية" الخاصة به - وهو جهاز للصم يحول الصوت إلى إشارة ضوئية. على مدى السنوات الـ 16 التالية، كان بيل يعمل على تطوير الهاتف، وفي عام 1876، في 14 فبراير، حصل أخيرًا على براءة اختراع لجهازه. بعد أن أكمل مئات التجارب في نقل رسائل التلغراف وطور العشرات من التصاميم المتنوعة، توصل بيل إلى ابتكار اختراعه التالي، حيث تم تمثيل هاتف بيل بأنبوب به غشاء جلدي ممتد متصل بنظام مغناطيسي ومغوي. وتم استخدام "مكبر صوت" مشابه في التصميم كميكروفون، وبالتالي كانت الاهتزازات الكهربائية الناتجة عن الصوت البشري أصغر من أن تتغلب على مقاومة الأسلاك الطويلة. كان الحد الأقصى لنطاق نقل الصوت عبر هاتف بيل هو 500-600 متر فقط. عصر مكبرات الصوت على الرغم من أن أسس تضخيم الصوت قد تم وضعها في القرن الثالث قبل الميلاد وارتبطت بظهور آلة موسيقية مثل الأرغن (التي حصلت على اسم "هيدرولوس" في الإسكندرية)، إلا أن استخدام بدأ قرن يشبه آلات النفخ الموسيقية في مجال الصوتيات فقط في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. في عام 1877، أكمل المخترع الأمريكي توماس إديسون العمل على أول جهاز قادر على تسجيل وإعادة إنتاج الصوت. أصبح الفونوغراف اختراعًا ثوريًا، بفضله سيشاهد العالم الحاكي والجراموفون والسجلات في الثلاثين عامًا القادمة وسيواجه مفهومًا مثل التسجيل الصوتي (لمزيد من التفاصيل، راجع المقال: "تاريخ التسجيل الصوتي"). وعلى الرغم من أن الكهرباء كانت تنجذب دائمًا إلى إديسون، إلا أنه قرر في تجاربه الصوتية البناء على القدرات الميكانيكية الحصرية لاختراعه. كان مبدأ إعادة إنتاج الصوت بواسطة الفونوغراف هو تمرير أداة قطع الإبرة على طول المسافات البادئة والمخالفات (المسار الصوتي) التي تكونت أثناء التسجيل على أسطوانة مغطاة بالرقائق. تم نقل الاهتزازات الميكانيكية للإبرة إلى غشاء الباعث المجهز بقرن. أتاحت فيزياء الصوت، باستخدام أبسط جهاز صوتي، تعزيز الاهتزازات الصغيرة للإبرة بشكل كبير. ومع ذلك، فإن مثل هذا النظام الصوتي الميكانيكي البحت كان له عدد من العيوب. كان مستوى الصوت والكسب غير كافيين، وتركت جودة الصوت الكثير مما هو مرغوب فيه. بالإضافة إلى ذلك، كانت مكبرات الصوت كبيرة الحجم للغاية وكان التنقل غير وارد. بلغت شعبيتها ذروتها بين عامي 1880 و1920، في الوقت الذي كانت فيه العقول الفضولية من جميع أنحاء العالم تخترع وتتقن الأنظمة الصوتية الكهروديناميكية. سيعود المصنعون إلى تصميم مكبرات الصوت في المستقبل، وبالفعل في القرن الحادي والعشرين، هذا النوع من البواعث، ولكنه يعمل وفقًا لقوانين الديناميكا الكهربائية، هو الذي سيعتبر أحد معايير جودة الصوت. من التلغراف والملف إلى مكبرات الصوت الكهروديناميكية. ظل مبدأ تشغيل السماعة، الذي وضعه ألكسندر بيل، دون تغيير لمدة نصف قرن تقريبًا. في عام 1874، حصل إرنست سيمنز على براءة اختراع لاستخدام "جهاز كهرومغناطيسي للحصول على حركة ميكانيكية لملف كهربائي تحت تأثير التيار". كان من المفترض أن يقوم الملف ذو الدعم الخاص الموضوع في مجال مغناطيسي، وفقًا لمؤلف براءة الاختراع، بإعادة إنتاج الصوت. ولكن للأسف، لم تتمكن شركة سيمنز من تأكيد براءة الاختراع عملياً. فقط في عام 1898، حصل الفيزيائي والمخترع الإنجليزي أوليفر لودج على براءة اختراع لتصميم أول مكبر صوت كهروديناميكي. بعد أن وضعت سيمنز مبدأ تحويل إشارات التيار المتردد المدخلة لإنتاج الصوت، اخترعت بالفعل إطار الدراجة قبل ظهور العجلات: لم يكن لدى المخترع الألماني حل يسمح له بتضخيم موجة الصوت، وأرجحة رأس مكبر الصوت إلى لم يكن من الممكن مطلقًا الحصول على مستوى صوت كافٍ في نهاية القرن التاسع عشر. على مدى السنوات الخمس والعشرين التالية، توقفت صناعة "الصوت الكهربائي" عمليا، ووصل الفونوغراف التناظري لإديسون إلى ذروة شعبيته. تتيح لنا الأبحاث التي أجراها كبار الفيزيائيين والمجربين في نهاية المطاف إيجاد حلول لتزويد ملف مكبر الصوت والرأس بالطاقة الكافية. بعد إجراء سلسلة من التجارب داخل مختبر جنرال إلكتريك، حصل المخترعان تشيستر رايس وإدوارد كيلوغ على براءة اختراع لمبدأ تشغيل الباعث الكهروديناميكي في عام 1924. يعتمد ذلك على فيزياء بسيطة: تزداد الطاقة الصوتية بما يتناسب مع مربع تردد إشارة الإدخال. باستخدام تذبذبات الحجاب الحاجز في نطاق التردد مع الحد الأقصى لرنين النظام المتحرك، من الممكن الحصول على إعادة إنتاج صوت مشوهة قليلاً. ومن خلال ربط كلا المبدأين معًا، حصل رايس وكيلوق على محول طاقة مزود بغشاء ملف صوتي. كان عام 1926 نقطة تحول في التطور الإضافي للأنظمة الصوتية. أول نموذج راديو صناعي، طراز Radiola Model 104، مزود بمضخم صوت مدمج بقدرة 1 وات، يدخل السوق. وكانت قيمتها في عام 1926 تبلغ 260 دولارًا، أي ما يعادل 3000 دولار في عام 2015. أصبح جهاز استقبال الراديو Radiola 28 متاحًا أيضًا للمستهلك، وكان الرد من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية هو مكبر الصوت "Record" للبث السلكي ("نقطة الراديو") ونظيره البوق للبث في مربعات "TM"، الذي تم تطويره في مختبر الراديو المركزي بتروغراد. تضمن تصميم مكبرات الصوت الكهروديناميكية الأولى ملفات عالية المقاومة، والتي كانت بمثابة مغناطيس يحرك غشاء الورق أو القماش. في ذلك الوقت، تم استخدام المغناطيسات القوية بالفعل بنشاط في الصناعة، وفي عام 1927، اقترح هارولد هارتلي استبدال الملف الضخم بمغناطيس دائم. نظرًا لاستقرار المجال المغناطيسي في الفجوة، يمكن أن يوفر المغناطيس الدائم تشويهًا منخفضًا للصوت (خلال فترة تطور مكبرات الصوت في النصف الأول من القرن العشرين). بالنسبة لمثل هذه "الدقة العالية" (الإنجليزية "الدقة" - الدقة)، يتم تصنيف توليد مكبرات الصوت الكهروديناميكية باستخدام المغناطيس الدائم على أنه فئة جديدة - Hi-Fi (دقة عالية - الإنجليزية "دقة عالية")، وهو المعيار الذي كان تمت الموافقة عليه في الستينيات من القرن الماضي. "الصندوق المغلق" من المثير للدهشة أن مبدأ تشغيل البواعث الكهروديناميكية الذي وضعه أوليفر لودج وصقله رايس وكيلوغ ظل دون تغيير حتى يومنا هذا. مكبرات الصوت التي تراها على مكتبك، وتلك التي تقف في الغرفة أو يتراكم الغبار على خزانة والديك - تعمل جميعها على نفس مبدأ السماعات المثبتة في راديو Radiola Model 104، الذي تم إصداره منذ 90 عامًا تقريبًا يبقى المبدأ كما هو، لكن تصميمها الصوتي تغير بشكل كبير. إذا لم يظهر مخترع لامع يدعى إدغار فيلشور في تطور الأنظمة الصوتية، فلن يكون من السهل الإجابة بشكل لا لبس فيه على ما ستستمع إليه بالضبط اليوم وكيف سيبدو مكبرات الصوت الحديثة. لكن فيلشور لم يولد في عام 1917 فحسب، بل تمكن من إحداث ثورة حقيقية في عالم الصوتيات الكهربائية. حتى منتصف الخمسينيات من القرن العشرين، كان المهندسون مهتمين بمسألة تحسين جودة الصوت لمكبرات الصوت الكهروديناميكية. ولهذا الغرض، تم إجراء بحث للعثور على "الكأس المقدسة": تجارب على المواد الغشائية، والجهد، والملفات. للأسف، ظل الصوت قاسيًا، وكان وجود "الجهير العميق" غير وارد. بقي الجانب الخلفي من خزانة السماعة مفتوحًا، مما أدى إلى حدوث "ماس كهربائي" عند الترددات المنخفضة. كان خيار التصميم الآخر لمكبر الصوت هو استخدام منعكس الجهير، والذي، مع ذلك، كان له أيضًا تأثير ضئيل على تردد الرنين للرأس، ولكنه جعل من الممكن توسيع الخاصية إلى منطقة التردد المنخفض. في عام 1954، قدم المخترع الأمريكي إدغار فيلشور طلب براءة اختراع لتسجيل جهاز يشار إليه باسم "الصندوق المغلق". بعد 2.5 سنة، يلبي مكتب براءات الاختراع الطلب ويحصل المؤلف على ترخيص لاختراعه، والذي سيحدث ثورة في عالم الصوتيات بأكمله قريبًا. لتسهيل تصميم التعليق المرن في مكبرات الصوت الكهروديناميكية وتقليل الأحمال المؤثرة عليه (مما يتسبب في تشويه كبير للصوت)، يقترح فيلشور تضمين الهواء في العمل. قد تبدو الفكرة بسيطة بشكل لا يصدق، ولكن سر العبقرية يكمن دائما في البساطة. لتنفيذ فكرته، يقترح فيلشور استخدام مغلقة صندوق خشبي، حيث يتم وضع مكبر الصوت الكهروديناميكي. وكما صرخ أرخميدس ذات مرة في العصور القديمة "وجدتها"، كذلك كان ينبغي للعالم كله أن يصرخ: "وجدت"! إن استخدام العلبة المغلقة جعل من الممكن ليس فقط إثراء صوت مكبر الصوت بشكل كبير، وتشبعه بترددات منخفضة وإضافة "اللحمة"، ولكن أيضًا تقليل حجم أنظمة السماعات من الخزانات الثقيلة الضخمة إلى طاولات السرير الصغيرة . يعتبر اختراع آخر بارع بنفس القدر لـ Edgar Vilchur هو استخدام مكبر الصوت المقبب (باعث HF أو مكبر الصوت). يمكن العثور على أول استخدام لمكبر صوت منفصل لإعادة إنتاج التردد العالي في نظام مكبرات الصوت الأسطوري AR3، والذي أصبح استمرارًا تطوريًا منطقيًا لأنظمة AR1 وAR2 التي أصدرتها شركة Acoustic Research. واليوم، يحتل عمود AR3 مكانًا شرفيًا في متحف سميثسونيان في واشنطن. يمكنك العثور عليه من بين معروضات "عصر المعلومات"، بين مفتاح تلغراف مورس وأول كمبيوتر شخصي لستيف جوبز Apple I. ونذهب بعيدًا... تم وضع المبادئ الأساسية لتشغيل الباعثات الكهروديناميكية في عام 1924، تم تسجيل تصميم الصندوق المغلق الذي اقترحه فيلشور في عام 1956. وقد حان الوقت لإجراء التجارب وتحسين التصميم الحالي لنظام السماعات وإخراج الصوت بجودة عالية مستوى جديد . حدثت الفترة الأسرع في تطوير الأنظمة الصوتية بين عامي 1970 و1985، عندما نظمت الشركات الرائدة منافسة تكنولوجية حقيقية. في عام 1972، قدمت شركة Sansui أول مكبر صوت SF1 بانبعاث صوت بزاوية 360 درجة. تقدم الشركة المصنعة اليابانية Pioneer إجابتها على الفور، حيث تقدم طراز CS-3000 باستخدام مكبرات الصوت المقببة. بفضل البوق ذو التصميم الاستثنائي والتقاط الإشعاع من الجانب الخلفي للناشر، يتيح لك مكبر الصوت الصغير Victor FB-5-2 إصدار صوت غرفة معيشة عادية، ويستهلك 1 وات فقط. تم إصدار أول مكبر صوت بصوت جهير مثير للإعجاب (يبدأ تردد التشغيل المنخفض عند 20 هرتز) في عام 1973. تكنيكس SB-1000: مغناطيس 22 سم، لفائف 10 سم ووزن 52 كجم. وبعد مرور عام، وصل أحد أشهر المتحدثين في تاريخ الصناعة إلى السوق. في عام 1974، قدمت ياماها النظام الصوتي NS 1000. باستخدام البريليوم في إنتاج الناشرون، تمكن المهندسون اليابانيون من تجاوز الرؤوس الموجودة في السوق في جميع الخصائص تقريبًا. بعد أن بدأت في دراسة مسألة موثوقية الصوت للأنظمة الصوتية، تحقق شركة Technics مرة أخرى طفرة تكنولوجية في هذا المجال. في مارس 1975، في مؤتمر صحفي في طوكيو، عرضت مكبر الصوت ثلاثي الاتجاهات Technics SB-7000، وهو الأكثر مبيعًا في عصره. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، قرروا إرضاء المستهلكين بصوت قوي فقط في نهاية السبعينيات. سلسلة من مكبرات الصوت 35 AC-1 و35 AC 212، المعروفة باسم "S-90 الصاخبة والمزدهرة"، لفتت انتباه المواطنين السوفييت. وبينما يروج المصنعون الغربيون لأنظمة مكبرات الصوت الكبيرة والقوية المصممة لقاعات الحفلات الموسيقية، تختار الشركات اليابانية تطوير "أنظمة مكبرات الصوت المنزلية" كأولوية. ليس من الممكن سرد كل وفرة الأنظمة الصوتية التي تدفقت على السوق من أوائل السبعينيات إلى منتصف الثمانينيات. يقوم المصنعون بتجربة كل ما في وسعهم: بدءًا من وضع مكبرات الصوت وشكلها وعزل الصوت وحتى استخدام المواد الأكثر استثنائية في تصنيع الرؤوس. في عام 1976، بدأت الشركة الإنجليزية Bowers & Wilkins لأول مرة في تصنيع مخروط مكبر صوت متوسط ​​المدى من Kevlar. هذه هي الطريقة التي يدخل بها طراز B&W DM6 إلى السوق. تهدف بالفعل عمليات البحث الإضافية التي تجريها الشركات المصنعة لأنظمة السماعات إلى تحقيق أقصى قدر من انغماس المستمع في أجواء الموسيقى. لكن التجارب في مجال الصوت يمكن أن تستمر إلى أجل غير مسمى، ولكن فقط المعدات الدقيقة والمعدات التقنية اللازمة وفهم ما يسعى إليه جميع مصنعي السماعات حقًا يمكن أن يؤتي ثماره. في عام 1981، قرر جون باورز، المؤسس المشارك لشركة Bowers & Wilkins، افتتاح مختبر أبحاث منفصل في بلدة Steyning الإنجليزية الصغيرة. وبعد بضع سنوات، ستصبح من بنات أفكار باورز مشهورة خارج نطاق المملكة المتحدة، وستقوم "جامعة الصوت" بإعداد قائمة رائعة من الاكتشافات التي ستأخذ مكبرات الصوت إلى مستوى جديد تمامًا من الصوت. بعد تنسيق الاستريو 2.0 المقبول عمومًا، تدخل السوق أنظمة مكبرات الصوت التي تتكون من 3 و5 و7 وحتى 9 مكبرات صوت، مما يسمح للمستمع بالاستمتاع بصوت متعدد القنوات وإحساس بالصوت المكاني ثلاثي الأبعاد. إدخال تقنية البلوتوث في عام 1994 نقل لاسلكيالبيانات لا يمكن إلا أن تؤثر على مجال الأنظمة الصوتية. في أكتوبر 2009، قدمت شركة Creative أول نظام مكبر صوت 2.1 يستخدم تقنية Bluetooth لنقل الصوت من مصدر الصوت. وبعد مرور عام، في 1 سبتمبر 2010، كجزء من عرض تقديمي في سان فرانسيسكو شركة أبلستقدم تقنيتها الخاصة لبث البيانات لاسلكيًا بين الأجهزة – AirPlay. يبدأ تشغيل AirPlay التالي صفحة جديدةفي تاريخ الصوتيات الكهربائية - عصر أنظمة السماعات اللاسلكية التي تجمع بين التصميم المذهل، صوت ممتازووظائف مذهلة. لكن هذا موضوع لمقال منفصل. http://iphones.ru

إيرينا ألدوشينا

تاريخ النشر الأول:

سبتمبر 2007

المصطلحات والتعاريف وتاريخ التطور.

من أشهر الاختراعات في القرن العشرين مكبر الصوت. لقد كان مظهره (مع الميكروفون) هو الذي جعل من الممكن تطوير أنظمة تسجيل الصوت وإعادة إنتاج الصوت. تعد مكبرات الصوت حاليًا من بين أكثر أنواع المعدات الصوتية شيوعًا (وفقًا للتقديرات التقريبية، يصل إنتاجها الصناعي إلى 500 مليون وحدة سنويًا). تؤثر جودة صوت مكبرات الصوت بشكل كبير على جودة الصوت في أنظمة تعزيز الصوت والبث الإذاعي والتلفزيون وتسجيل الصوت والتشغيل المنزلي.

ولهذا السبب دراسة العمليات الفيزيائية لتحويل الصوت في مكبرات الصوت، وإنشائها النماذج الرياضيةوالخوارزميات, منتجات البرمجياتوتشارك في حسابها وتصميمها العشرات من الجامعات ومراكز الأبحاث، كما تشارك في إنتاجها مئات من أكبر الشركات. ليس من المستغرب أنه في جميع المؤتمرات الدولية تقريبًا لجمعية الهندسة الصوتية (AES) هناك أقسام علمية خاصة وندوات مخصصة لهذه المشكلات، ويتم تقديم نماذج جديدة وحلول تقنية في المعارض في إطار هذه المؤتمرات.

في هذه السلسلة المقترحة من المقالات المخصصة لمكبرات الصوت، سنتحدث عن مبادئ التشغيل وتصميم وتكنولوجيا مكبرات الصوت الحديثة وطرق حسابها.

ستوفر المقالة الأولى المصطلحات والتعاريف الأساسية، بالإضافة إلى قصة قصيرةتطوير مكبرات الصوت.

المصطلح
بادئ ذي بدء، من الضروري التوقف عن المصطلحات المقبولة حاليا في المعايير الدولية والمحلية والأدبيات الفنية (نظرا لوجود الكثير من الالتباس هنا). وفقًا للمعايير الدولية والمحلية، ينطبق مصطلح "مكبر الصوت" على "الأجهزة المصممة لإشعاع الصوت بشكل فعال إلى الفضاء المحيط في بيئة هوائية، والتي تحتوي على رأس أو أكثر لمكبرات الصوت ذات التصميم الصوتي والأجهزة الكهربائية (المرشحات والمنظمات وغيرها). )". وبالتالي، يشير هذا المصطلح إلى أي محول صوتي يصدر صوتًا في الهواء. يتم تعيين باعث واحد في المعيار المحلي GOST 16122-87 باعتباره "رأس مكبر الصوت" (في الكتالوجات الأجنبية تستخدم أحيانًا مصطلحات "وحدة مكبر الصوت" أو "عنصر محرك مكبر الصوت" أو "السائق").

ومع ذلك، في الأدبيات التقنية (الكتب المدرسية والمقالات وما إلى ذلك)، يُستخدم مصطلح "مكبر الصوت" بشكل أساسي للإشارة إلى مكبر صوت واحد. يُطلق على الجهاز الذي يحتوي على مكبرات الصوت والمرشحات والمبيت وأجزاء أخرى اسم "نظام السماعات". اعتمادًا على مجال التطبيق، يمكن تعيينه على أنه "نظام مكبر الصوت" (للاستخدام المنزلي بشكل أساسي)، و"وحدة الاستوديو الصوتي" ("وحدة التحكم"، و"الشاشة")، و" مكبر الصوت"، إلخ. في الأدب الأجنبي، غالبا ما يتم استخدام مصطلحات "النظام الصوتي" أو "نظام مكبر الصوت". لذلك، في كل مرة عليك أن تفهم من المحتوى ما يدور حوله نحن نتحدث عن: حول رؤوس مكبرات الصوت أو أنظمة السماعات.

بغض النظر عن مجال التطبيق (في معدات الاستوديو، في أنظمة تعزيز الصوت، في أنظمة إعادة إنتاج الصوت المنزلية)، تتكون جميع مكبرات الصوت (الأنظمة الصوتية) من العناصر الأساسية التالية (الشكل 1):

- بواعث(رؤوس مكبرات الصوت)، يعمل كل منها (أو عدة رؤوس في وقت واحد) في نطاق التردد الخاص به؛
- المساكن، والتي يمكن أن تتكون من عدة كتل منفصلة (كل منها لبواعث من نطاقها الخاص)، أو تمثل تصميمًا واحدًا؛
- تصفية وتصحيح الدوائر، وكذلك غيرهم الأجهزة الإلكترونية(على سبيل المثال، للحماية من التحميل الزائد، ومؤشر المستوى، وما إلى ذلك)؛
- كابلات الصوت ومحطات الإدخال؛ مكبرات الصوت(لأنظمة السماعات النشطة) و عمليات الانتقال (المرشحات النشطة)، في حالة استخدام مكبرات صوت منفصلة لكل نطاق تردد.

يمكن أن تختلف مجموعة العناصر (عدد رؤوس مكبرات الصوت، واستخدام المرشحات النشطة أو السلبية، وشكل وتصميم العبوات، وما إلى ذلك) اختلافًا كبيرًا بالنسبة لأنواع مختلفة من أنظمة السماعات اعتمادًا على الغرض منها، ولكن مبادئ بنائها وطرق حسابها ومواصفاتها تكنولوجيا التصنيع متشابهة إلى حد كبير.

قبل الانتقال إلى تحليل هذه القضايا، دعونا نلقي نظرة سريعة على تاريخ إنشاء العناصر الرئيسية لمكبرات الصوت (البواعث، والعلب، والمرشحات).

تاريخ التطور
بدأت محاولات إنشاء بواعث الصوت الأولى في نهاية القرن التاسع عشر. في عام 1874، وصف المهندس الألماني إرنست فيرنر فون سيمنز، مؤسس شركة سيمنز، جهازًا كهربائيًا مغناطيسيًا يتم فيه وضع ملف دائري من الأسلاك في مجال مغناطيسي شعاعي مع دعم خاص للسماح بالإزاحة الرأسية (رقم براءة الاختراع 149797). وأشار حينها إلى إمكانية استخدام هذه الآلية الحركية لإصدار الصوت، لكنه لم يثبت ذلك عمليا. في عام 1877، سجلت شركة سيمنز براءتي اختراع أخريين في ألمانيا وإنجلترا، والتي وصفت السمات الرئيسية لمكبر الصوت الكهروديناميكي، والتي تم استخدامها لاحقًا في العديد من التصاميم الصناعية.

في عام 1876، حصل العالم الأمريكي ألكسندر بيل على براءة اختراع للهاتف وأظهر صوته باستخدام نوع مشابه جدًا من محول الطاقة. في الفترة 1898-1915، تم تسجيل عدد من براءات الاختراع (المخترعون أوليفر جوزيف لودج، جون ماتياس أوغسطس ستروه، أنطون بولاك، إلخ) فيما يتعلق بإدخال عناصر فردية: الحجاب الحاجز المخروطي، الحلقة المركزية، إلخ. عملت الباعثات بالأبواق، وتظهر العينات الأولى منها في الشكل. 2.

بين عامي 1915 و1918، ابتكر المهندسان هارولد د. أرنولد وهنري إجيرتون من مختبرات بيل محركات مكبرات الصوت التي تعمل على مبدأ "المحرك المتوازن" (يسمى أحيانًا "المحرك المتوازن"، ولكن "المحرك المتوازن" هو مصطلح راسخ). في هذا التصميم، تم توفير التيار المتردد للملف الموجود على قضيب فولاذي، والذي تحرك بسبب التفاعل مع المجال المغناطيسي، وبالتالي دفع المخروط المحمل على القرن (الشكل 3). على الرغم من أن نطاق التشغيل كان محدودا للغاية بسبب الصلابة العالية للتعزيز، فقد تم استخدام هذا الجهاز حتى الثلاثينيات من القرن العشرين. النماذج الأولى من مكبرات الصوت القرنية لأنظمة الصوت في المسارح وفي الشوارع (على سبيل المثال، في عام 1919 في نيويورك في بارك أفينيو، في عام 1920 في شيكاغو في الكونغرس الجمهوري، وما إلى ذلك) استخدمت بواعث من هذا النوع بالذات.

حدث تغيير ثوري في تطوير مكبرات الصوت الكهروديناميكية في عام 1925، عندما نشر المهندسان تشيستر دبليو رايس وإدوارد دبليو كيلوج من شركة جنرال إلكتريك (الولايات المتحدة الأمريكية) مقالًا بعنوان "ملاحظات حول إنشاء نوع جديد من مكبرات الصوت بدون قرون" في المجلة " وقائع الجمعية الأمريكية للمهندسين الكهربائيين "(المجلد 44، أبريل 1925). سيُدرج هؤلاء المهندسون إلى الأبد في تاريخ الهندسة الصوتية باعتبارهم مكتشفين لأحد الاختراعات العظيمة في القرن العشرين، والتي تم الحفاظ على عناصر التصميم الرئيسية فيها حتى يومنا هذا. في الواقع، تم إنشاء محول كهروديناميكي باستخدام ملف صوتي وحجاب حاجز يعمل في نطاق أعلى من تردد الرنين. وعلى هذا المبدأ تم تطوير أول نموذج مختبري لمكبر الصوت وفي نفس الوقت تم تجميع النموذج مكبر للصوت أنبوب، مما يوفر طاقة كافية عبر نطاق التردد الكامل.

بالفعل في عام 1926، ظهر أول نموذج صناعي لمكبر الصوت هذا، يسمى Radiola Model 104، مع مكبر صوت مدمج بقدرة 1 واط. في الوقت نفسه، تم طرح جهاز استقبال راديو Radiola 28 في السوق، والذي يعمل مع مكبر الصوت هذا. منذ تلك اللحظة، بدأ الإنتاج الضخم لمكبرات الصوت هذه في جميع أنحاء العالم.

ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه في وقت واحد تقريبًا، تم تنفيذ العمل على إنشاء مكبرات الصوت الكهروديناميكية في روسيا. في عام 1923، تم إنشاء مختبر الراديو المركزي (CRL) في بتروغراد، والذي أعيدت تسميته فيما بعد إلى معهد استقبال البث والصوتيات (IRPA). منذ الأيام الأولى لإنشائها، تم تطوير مكبرات الصوت في IRPA. في عام 1926، تم إنشاء مكبر الصوت الكهرومغناطيسي "Record" ومكبر الصوت الخارجي TM، والذي بدأ إنتاجه في المصنع الذي سمي باسمه. كولاكوفا. في عام 1929، طور A. A. Kharkevich وK. A. Lamagin في IRPA أول عينة من مكبر الصوت الديناميكي (الإشعاع المباشر والقرن)، والذي بدأ إنتاجه في عام 1931 في المصنع الذي سمي باسمه. كوزيتسكي وفي محطة راديو كييف.

بالفعل في عام 1930-1932، تم إنشاء أول مكبرات صوت قوية لتضخيم الصوت في الساحة الحمراء في موسكو (بقوة 100 واط). منذ عام 1935، بدأت البلاد الإنتاج الضخم لمكبرات الصوت الكهروديناميكية. وتجدر الإشارة إلى أن حجم إنتاجهم يتزايد باطراد. بحلول بداية التسعينيات، كان حجم إنتاج مكبرات الصوت الكهروديناميكية في بلدنا 70 مليونًا سنويًا (مصنع راديو ريازان - إنتاج 15 مليونًا سنويًا، مصنع راديو جاجارين - 13 مليونًا، مصنع راديو بيرد، NPO "Radiotekhnika" في ريغا، إلخ.) .

مع ظهور العينات الصناعية لمكبرات الصوت الكهروديناميكية، بدأت جميع نماذج مكبرات الصوت القرنية تقريبًا في استخدامها كبواعث. بدأ إنشاء مكبرات الصوت ذات التصميم القريب من التصميم الحديث بعمل المهندسين ألبرت ل. ثوراس وإدوارد كريستوفر وينتي، اللذين حصلا في عام 1927 على براءة اختراع لمكبر صوت بوق ضيق العنق، والذي يستخدم حجرة ما قبل البوق وعدسة خاصة ( وينت الجسم).

يتطلب تطوير السينما الصوتية إنشاء أنظمة صوتية توفر حجمًا كافيًا ووضوحًا للصوت. أدى هذا إلى ظهور أنظمة متعددة النطاقات. كان أحد الأنظمة الأولى هو النظام الصوتي ثنائي الاتجاه الذي أظهره دوجلاس شيرر، والذي يتكون من أبواق مطوية منخفضة التردد وبوق متعدد الخلايا عالي التردد باستخدام مكبرات الصوت الكهروديناميكية. أعاد النظام إنتاج النطاق من 40 إلى 10000 هرتز وكان له حساسية عالية إلى حد ما (الشكل 4). في عام 1938، حصل على جائزة من أكاديمية فنون وعلوم الصور المتحركة، وأصبح نوعًا من المعايير للتطوير اللاحق لأنظمة الصوت متعددة النطاقات في دور السينما والمسارح وما إلى ذلك.

مع بداية إنشاء أنظمة مكبرات الصوت متعددة الاتجاهات، نشأت الحاجة إلى استخدام مرشحات التقاطع بين مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض والمتوسطة والعالية. ظهرت أول ورقة بحثية عن نظرية مرشح مكبر الصوت في عام 1936 (بقلم جون ك. هيليارد وهاري ر. كيمبال). لقد أعطت نظرية لحساب مرشحات بتروورث من الدرجة الأولى إلى الثالثة، والتي تم الاعتراف بها بحلول الخمسينيات من القرن الماضي باعتبارها الشكل الأكثر تفضيلاً للأنظمة الصوتية.

في الفترة من 1940 إلى 1950، تم تطوير أنظمة صوتية قوية بشكل رئيسي ورؤوس مكبرات الصوت المقابلة للأغراض المهنية لصوت قاعات السينما والمسارح (شركات JBL وAltec Lancing وما إلى ذلك).

في المنزل، تم استخدام رؤوس كهروديناميكية كبيرة بدون زخرفة. ومع ذلك، بسبب ماس كهربائي صوتي، لم يكن من الممكن الحصول عليه ترددات منخفضة. استخدمت أنظمة السماعات متعددة الاتجاهات الأولى خزانات كبيرة "من النوع المفتوح" بحجم 300-500 سم مكعب. dm (لتر)، في حين بدأ نطاق التردد المستنسخ من 80-100 هرتز.

بدأت الثورة الحقيقية في الأجهزة المنزلية في عام 1954، عندما أظهر أحد مؤسسي AR (الأبحاث الصوتية) Edgar M. Villchur في معرض في نيويورك نظام سماعات صغير AR-1، يعتمد على مبدأ جديد تمامًا يسمى "التعليق الصوتي" " أو السكن "نوع الضغط". فكرة هذا الاختراع هي التي فتحت الطريق الأنظمة الحديثةالاستخدام المنزلي، يتمثل في حقيقة أنه للحصول على ترددات منخفضة، تم استخدام مبيت صغير الحجم، حيث كانت مرونة حجم الهواء أعلى بثلاث مرات من مرونة تعليق مكبر الصوت منخفض التردد. في هذه الحالة، يبدو أن نظام مكبر الصوت المتحرك "يجلس" على وسادة هوائية مرنة. نظرًا لأن الهواء وسط خطي، فإن هذا يجعل من الممكن زيادة إزاحة الحجاب الحاجز لمكبر الصوت دون زيادة التشوهات غير الخطية، وبالتالي الحصول على إعادة إنتاج الترددات المنخفضة بحجم صغير.

يتطلب إنشاء مثل هذه الأنظمة تغييرًا في مبادئ تصميم مكبرات الصوت منخفضة التردد، حيث كان يجب أن يكون لديها نظام حركة ثقيل، وتعليق مرن، وملف صوتي كبير ودائرة مغناطيسية لتكون قادرة على توفير طاقة عالية من مكبرات الصوت. أثار ظهور نظام صوتي صغير الحجم، والذي أعاد إنتاج الجزء منخفض التردد من النطاق بثقة، دهشة المتخصصين وفتح طريقًا واسعًا لتطوير أنظمة مكبرات الصوت المنزلية Hi-Fi.

كان مفهوم إنشاء معدات عالية الدقة (دقة عالية؛ أي المعدات التي توفر أقصى قدر من الامتثال للصوت الحي)، الذي طرحته شركة KEF (إنجلترا) في الستينيات، بمثابة قوة دافعة قوية لتطوير كل من الأجهزة الصوتية المنزلية والمهنية الأنظمة: تحسين تصميم جميع العناصر (رؤوس مكبرات الصوت، والأغطية، والمرشحات)، وتكنولوجيا تصنيعها، وتطوير طرق جديدة لقياس المعلمات، وكذلك إنشاء نظرية لحسابها. انضمت مئات الشركات ومراكز الأبحاث والجامعات إلى إنتاج وتطوير مكبرات الصوت.

ارتبط التقدم في تطوير خزانات السماعات في المقام الأول بظهور مجموعة واسعة من تصميماتها: إلى جانب الخزانات المغلقة من النوع المضغوط (المذكورة أعلاه)، في عام 1959، قدم المهندس جيمس إف نوفاك من شركة جنسن مفهوم إنشاء الجهير الخزانات المنعكسة ( حصل ألبرت توراس على براءة اختراع في عام 1930)، مما جعل من الممكن زيادة مستوى ضغط الصوت في منطقة التردد المنخفض.

حاليًا، يتم استخدام مجموعة واسعة من التصميمات ذات التردد المنخفض: مع مشعاع سلبي، مع كاميرا مزدوجة، ونوع "المتاهة"، ونوع "مرشح تمرير النطاق"، وما إلى ذلك. ولكل منها مزاياه وعيوبه ( سنتحدث عن هذا في المقالات التالية). كانت إحدى المراحل المهمة بشكل أساسي في تطورها هي إنشاء نظرية حساب تصميمات التردد المنخفض في 1971-1973 (المؤلفان نيفيل ثييل وريتشارد سمول)، بناءً على التشابه مع نظرية المرشح. هذا جعل من الممكن نقل تصميم الخزانة إلى أساس علمي وإنشاء برامج كمبيوتر مناسبة تستخدم على نطاق واسع في ممارسة تصميم مكبرات الصوت. لقد عملنا على ضمان إعادة إنتاج عالية الجودة للترددات المتوسطة والعالية طرق مختلفةتم إنشاء عزل الصوت والاهتزاز، ومرفقات بيضاوية الشكل (بشكل أساسي لمكبرات الصوت عالية التردد) لتقليل تشويه الحيود.

نظرًا لأن الغالبية العظمى من أنظمة السماعات مبنية على مبدأ متعدد النطاقات، فقد أدى ذلك إلى تقدم كبير في إنشاء مرشحات التقاطع، والتي بدأت في أداء ليس فقط وظائف الفصل نطاق الترددبين مكبرات الصوت المنخفضة والمتوسطة والعالية التردد، ولكن لتناظر خاصية الاتجاهية في منطقة التقاطع. يوجد حاليا عدد كبير برامج الحاسوب، والتي تسمح لك بتحسين معلمات التصفية، على سبيل المثال، CACD، وCALSOD، وFilter Designer، وLEAP4.0، وما إلى ذلك.

حدثت أيضًا تغييرات كبيرة في رؤوس مكبرات الصوت. جنبا إلى جنب مع الديناميكية الكهربائية، بدأ إنتاج بواعث على أساس مبادئ التحويل الأخرى: بواعث الكهرباء الساكنة، هيل، فيلم بيزو، وما إلى ذلك (سنتحدث عنها بمزيد من التفصيل في المقالات التالية).

أما بالنسبة لمكبرات الصوت الكهروديناميكية، فقد تبين أن التصميم الذي اقترحه رايس وكيلوغ كان ناجحًا للغاية بحيث لم تكن هناك تغييرات جوهرية فيه؛ وكان التقدم بشكل رئيسي في مجال التكنولوجيا.

يمكن ملاحظة حلول التصميم الأصلية التالية التي ظهرت في الخمسينيات والسبعينيات.

في عام 1958، قدم إدغار فيلتشور نموذجًا للنظام الصوتي AR-3 بتصميم جديد أساسي للباعث عالي التردد: تم تصنيع الحجاب الحاجز على شكل قبة، ولم تكن هناك غسالة مركزية، وتم توصيل الملف الصوتي مباشرة إلى الحجاب الحاجز. أدى ظهور مثل هذا التصميم إلى حل مشكلة مهمة للغاية: توسيع خصائص الاتجاهية في منطقة التردد العالي من خلال استخدام غشاء نصف كروي صغير الحجم.

ظهرت مكبرات صوت قوية منخفضة التردد مع أغشية ذات أضلاع تقوية خاصة. ومن الأمثلة على ذلك نموذج الباعث المحوري RCA-15، الذي اقترحه المهندس هاري فرديناند أولسون في عام 1954.

ظهر تصميم جديد بشكل أساسي لمكبر الصوت المحوري، الذي أنشأه تاني (إنجلترا) في عام 1947 (الشكل 5). وكانت الفكرة هي القضاء على الفصل بين مصادر التردد المنخفض والعالي في الفضاء وتحقيق إشعاعها من نقطة واحدة، مما يلغي التحولات الطورية بينهما ويحسن خصائص الاتجاهية. في هذا التصميم، مكبر صوت عالي التردد مزود بغشاء مقبب وموزع خاص يشع من خلال ثقب في قلب مكبر الصوت منخفض التردد، والذي يعمل ناشره بمثابة بوق له.

تم تطوير تصميمات مكبرات الصوت (أولاً ذات تردد عالٍ، ثم ذات تردد متوسط ​​منخفض) باستخدام سائل مغناطيسي خاص (السوائل الممغنطة) في الفجوة لإزالة الحرارة وزيادة التخميد عند السعات الكبيرة.

أخر الانجازات
تم تحقيق التقدم الكبير في تطوير مكبرات الصوت الكهروديناميكية في العقود الأخيرة في مجال التكنولوجيا. زيادة قدرات مكبر الصوت (300-500 واط)، ومتطلبات الإرسال غير المشوه للحجم الكبير النطاق الديناميكي(الحد الأقصى لمستوى ضغط الصوت ~ 130-140 ديسيبل)، لتقليل مستوى التشوهات الخطية وغير الخطية، أدى إلى تغييرات كبيرة في اختيار المواد وفي تكنولوجيا التصنيع للعديد من عناصر مكبرات الصوت الكهروديناميكية.

في مكبرات الصوت، أثرت التغيرات التكنولوجية على جميع العناصر. بدأ تصنيع أنظمة التعليق من مواد خاصة (المطاط الطبيعي، رغوة البولي يوريثان، الأقمشة المطاطية، الأقمشة الطبيعية والاصطناعية مع طبقات تخميد خاصة) واكتسبت شكلًا خاصًا: حلقية، على شكل خطيئة، على شكل حرف S، إلخ. مكبرات الصوت (أولها في 20 مصنوعة من الرق أو الجلد الطبيعي) مصنوعة الآن من تركيبات معقدة إلى حد ما تعتمد على السليلوز الطبيعي طويل الألياف مع إضافات مختلفة تزيد من قوتها وصلابتها وخصائص التخميد (على سبيل المثال، ألياف الصوف وألياف الكتان ، ألياف الكربون، رقائق الجرافيت، الألياف المعدنية، التشريب المقاوم للرطوبة والتخميد). يمكن الحكم على درجة تعقيد هذه المركبات من خلال حقيقة أنها تستخدم ما يصل إلى 10-15 مكونًا.

ومع ذلك، إلى جانب التركيبات المصنوعة من السليلوز الطبيعي، تم استخدام العديد من المواد المركبة في أغشية مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض، كقاعدة عامة، والتي تم تطويرها سابقًا للمعدات الفضائية والعسكرية: مواد قرص العسل متعددة الطبقات، والمعادن الرغوية، وما إلى ذلك. أغشية مكبرات الصوت ذات التردد المنخفض، العديد من الشركات المعروفة (JAMO، KEF، Cabasse، Tannoy، وما إلى ذلك) تستخدم بشكل متزايد تركيبات الأفلام الاصطناعية القائمة على البولي أوليفينات (البولي بروبيلين والبولي إيثيلين) والمواد المركبة القائمة على نسيج كيفلر عالي المعامل (B&W) ، أوديكس، الخ.) .

استخدام هذه الأغشية يجعل من الممكن ضمان أفضل النماذجتتمتع مكبرات الصوت منخفضة التردد باستجابة ترددية سلسة تصل إلى 1500...2500 هرتز، وهو أعلى بمقدار أوكتاف تقريبًا من الترددات المتقاطعة المستخدمة غالبًا في أنظمة السماعات ثلاثية الاتجاه (400...600 هرتز). مثال على تصميم مكبر الصوت الحديث هو أحد أحدث موديلات مكبر الصوت JBL، كما هو موضح في الشكل. 6. إنها تعتمد دائرة مغناطيسية بمغناطيس النيوديميوم، ملف صوتي مزدوج اللف، والذي يمكن أن يعمل في قدرات عاليةبدون تشويه، غشاء مصنوع من مادة مركبة مع ألياف الكربون وغيرها من إنجازات التقنيات الحديثة.

حدثت تغييرات خاصة في تكنولوجيا تصنيع مكبرات الصوت عالية التردد، حيث يتم استخدام التطورات الحديثة في تكنولوجيا الفضاء بشكل فعال. ومن الأمثلة على أحد أحدث التصميمات مكبر الصوت عالي التردد Tannoy موديل Prestige ST-200، والذي يستخدم غشاء قبة بقطر 25 ملم وسمك 25 ميكرون، مصنوع من التيتانيوم مع طبقة من الذهب المرشوش، مغناطيس نيوديميوم، وما إلى ذلك، مما جعل من الممكن الحصول على معلمات فريدة تمامًا: نطاق تردد يصل إلى 54 كيلو هرتز مع تفاوت -6 ديسيبل، ما يصل إلى 100 كيلو هرتز مع تفاوت -18 ديسيبل، قوة اللوحة 135 واط (الذروة 550 واط)، الحساسية 95 ديسيبل/فولت/م.

إذا قارنت تصميمات مكبري الصوت الأخيرين مع النماذج الأولى من مكبرات الصوت الكهروديناميكية، فيمكنك معرفة المسار الذي سلكه هذا المنتج منذ ما يقرب من مائة عام منذ إنشائه وما هي المعلمات التي تم تحقيقها.

لقد تطورت مكبرات الصوت الاحترافية لأنظمة تعزيز الصوت والصوت بشكل أساسي على طول طريق زيادة الطاقة وتشكيل خاصية اتجاهية معينة. تم إنشاء مجموعة متنوعة من أنواع الأبواق: الحيود، الشعاعي، التغطية الموحدة، الملتوية، إلخ. ظهرت أنواع جديدة من الباعثات - مصفوفات خطية قوية تتكون من كتل نشطة متعددة النطاقات منفصلة مع خاصية اتجاهية متحكم فيها.

إذا قمنا بتحليل الاتجاهات الرئيسية في تطوير مكبرات الصوت في المرحلة الحالية (على سبيل المثال، بناءً على مواد من مؤتمرات AES في السنوات الأخيرة)، فيمكننا تحديد الاتجاهات التالية:
- ظهور معايير جديدة ترتبط بشكل أفضل بالإدراك السمعي،
- إنشاء مقياس رقمي جديد يسمح بقياس مجموعة واسعة من المعلمات في غرف خالية من العوائق،
- استخدام أساليب التصفية الرقمية للحد من التشوهات الخطية وغير الخطية،
- البحث عن طرق لإنشاء مكبرات الصوت الرقمية،
- تطوير معالجات رقمية قابلة للتكيف لتتناسب مع معلمات مكبرات الصوت مع خصائص الغرفة التي تم تركيبها فيها.

ستتم مناقشة المزيد من التفاصيل حول ميزات التصميم والتكنولوجيا وطرق تقليل التشوه في مكبرات الصوت الكهروديناميكية الحديثة في المقالات التالية من السلسلة.

بدأ كل شيء في المعرض العالمي في أوساكا (اليابان)، حيث تم في عام 1976 تقديم مكبرات صوت "مثالية للغاية" تعمل في وضع المكبس عبر نطاق التردد بأكمله. لقد كان اختراقًا تقنيًا. في وضع المكبس، تكون سرعة انتشار موجات الانحناء الشعاعية عالية جدًا بحيث يتحرك الناشر كوحدة واحدة عبر نطاق التردد بأكمله. تتمتع هذه السماعات باستجابة تردد مسطحة (35 هرتز -35 كيلو هرتز ± 1.5 ديسيبل) و التشوهات غير الخطية 1000 مرة أقل من العتبات النفسية الفيزيولوجية للملاحظة.

كما هو الحال مع تنسيق VHS، عمل متخصصون من قادة سوق HI-FI في ذلك الوقت على هذا التطوير: هذه هي الشركات اليابانية - Sanyo، وقسمها الصوتي OTTO، - Sony، ومكبرات الصوت الخاصة بهم SS-G5، SS-G7، يعتبر SS-G9 في ذلك الوقت معيار الجودة - ياماها، التي تتمتع بأكبر خبرة في تصنيع مكبرات الصوت المقببة متوسطة المدى. وكذلك عدد من الشركات المصنعة الأمريكية والشركة الإنجليزية الشابة (في ذلك الوقت) ويلسون، التي تم اختيار مفهومها كأساس لهؤلاء المتحدثين.

في المعرض، تم تقديم هذه الصوتيات تحت العلامة التجارية فيشر. تم شراء الشركة المتلاشية من قبل شركة Sanyo، وكان من المفترض أن يؤدي إطلاق مثل هذه السماعات إلى إحياء العلامة التجارية الأسطورية. بالنسبة لأوروبا والولايات المتحدة الأمريكية، أطلق عليهم اسم Fisher 1200 Studio Standard (STE 1200)، للسوق المحلية اليابانية - OTTO SX-P1.

بدأ تاريخ المتحدثين المحليين "المثاليين الفائقين" في المؤتمر الدولي 1977 في ألمانيا الغربية كان أحد المشاركين عضوًا رفيع المستوى في اللجنة المركزية للحزب الشيوعي، ومحبًا للموسيقى ومحبًا للموسيقى عالية الجودة. وفي حفل الاستقبال في نهاية المؤتمر، انجذب انتباهه إلى الموسيقى "الحية" الجذابة بشكل غير عادي. كان مندوبنا مهتمًا بمصدر الصوت - لقد كان Fisher 1200 Studio Standard. ألقى ممثل إنجلترا نكتة مفادها أنه في الاتحاد السوفييتي، باستثناء الصواريخ والغواصات، لا يمكنهم فعل أي شيء آخر... بعد عودة الوفد السوفيتي إلى موسكو، وصلت شحنة - Fisher 1200 Studio Standard. لقد كانت هدية من الأصدقاء الألمان.

في التقرير التالي للجنة المركزية للحزب بشأن تطوير السلع الاستهلاكية، ذكر أنه بالنسبة للمؤتمر القادم للجنة المركزية للحزب الشيوعي، سيتم تقديم متحدثين جدد من أعلى فئة التعقيد الذين يعملون في وضع المكبس ووضعهم في الإنتاج. في غضون ذلك، تم تفكيك جهاز Fisher 1200 Studio Standard وفحصه.

تم إسناد المهمة إلى مكاتب التصميم الرائدة ومؤسسات الهندسة الراديوية التابعة لوزارة الصناعة الإلكترونية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. ولكن، على الرغم من الجهود والموارد المنفقة، لم يتمكن أحد من صنع نموذج أولي. أعلن القادة بالإجماع، على الرغم من خوفهم من فقدان وظائفهم، أن الصناعة السوفيتية لا تمتلك مثل هذه التقنيات وأنها كانت متخلفة عن التطورات الأجنبية بعشرين عامًا. الصناعة العسكرية في الاتحاد السوفياتي، كما هو معروف، على العكس من ذلك، كانت متقدمة على العالم. وكانت نكتة المندوب الإنجليزي مبررة.

ثم تم منح المشروع لشركة NPO "الثوريوم" في موسكو، والتي كانت تنتج في ذلك الوقت مكونات للغواصات النووية. حيث، بحلول نهاية عام 1980، تم إنشاء النماذج الأولية. وبعد ذلك بعامين، تم إطلاق الإنتاج الضخم لمكبرات الصوت التي تسمى إلكترونيات 100AC 060. لم تكن هناك وفورات، ولم يتم أخذ التكاليف في الاعتبار. على سبيل المثال، تم تصميم الملفات الصوتية والأنظمة المغناطيسية للرؤوس الديناميكية مع الأخذ في الاعتبار مقاومة أقسام المرشح المقابلة وتأثيرها على معلمات Thiel-Small. تم تصنيع ناشرات LF باستخدام معدات دقيقة - حيث تم رش سبائك النيكل على قوالب رغوية خاصة، والتي تم وضعها في فرن عالي الحرارة، حيث تمت رغوة النيكل إلى هيكل محدد بدقة. تم بعد ذلك وضع الملصق يدويًا على قاعدة النيكل لرقائق الألومنيوم. تم بناء قبة الرأس متوسطة المدى بطبقات خارجية من الياقوت على ركيزة من الألومنيوم في غرفة خاصة. كان لباعث التردد العالي غشاء حلقي به أنحف الفتحات التي تم الحصول عليها باستخدام الليزر وملف ألومنيوم بدون إطار. كانت جميع سلال السماعات مصنوعة من سبائك الألومنيوم المصبوبة بالضغط العالي ولها قواعد ضخمة. لا تقوم مرشحات الطور الخطي متعدد الوصلات بتصفية الإشارة فحسب، بل تعوض أيضًا عن تفاعل الرؤوس وانحرافات ترددها الزمني. لتخميد الاهتزازات لجدران الهيكل المكونة من خمس طبقات، استخدمت النماذج الأولية نفس المواد المستخدمة في الغواصات النووية.

بعد ذلك، تم إطلاق إنتاج 7 نماذج أخرى من السماعات، الأكثر شهرة منها. كان العيب الرئيسي للنماذج الجديدة هو استخدام نفس رؤوس الجهير ورؤوس المدى المتوسط ​​في حاويات صغيرة الحجم، مما أثر على الصوت بشكل رئيسي في منطقة الجهير والجهير الأوسط لإشارة الصوت.

ونظرًا لعملية الإنتاج المعقدة والنسبة العالية من العيوب، تم إنتاج هذه السماعات بكميات صغيرة تصل إلى حوالي 1000 زوج سنويًا. كانت التكلفة في شبكة البيع بالتجزئة لـ 100AC 540 روبل، وكانت تكاليف التصنيع أكثر مرتين ونصف، وبطبيعة الحال، تم دفع الفرق في السعر للمؤسسة بشكل إضافي من قبل الدولة.

بعد إصدار عينات الإنتاج الأولى، تم إجراء اختبارات ذاتية مقارنة، بالاشتراك مع بيت راديو لينينغراد وشركة ميلوديا، حيث شارك، بالإضافة إلى المصممين، مهندسي الصوت المحترفين والموسيقيين. تم اختيار أفضل المتحدثين الأجانب في ذلك الوقت للاختبار (Wilson، Onkyo، JBL، Yamaha، Diatone، Sony، Kef، Tannoy، Technics، وما إلى ذلك)، ولكن لم يكن هناك متحدثون أصليون من Fisher في الاختبار. خلال الاختبار، أظهرت إلكترونيكا نتائج جيدة، واحتفل المطورون بانتصارهم. تم وصف صوتهم بأنه واضح ومفصل وتحليلي إلى حد ما مع تعبير وديناميكيات جيدة. كما تمت الإشارة إلى المشهد المرسوم جيدًا والعرض الطبيعي للصور الصوتية. يتكون المسار المستخدم من معدات مضخم الصوت الأنبوبي، وكانت المصادر عبارة عن أسطح من بكرة إلى بكرة ومشغلات الفينيل. لاحقًا، بعد ظهور التنسيقات الرقمية، لاحظ بعض عشاق الموسيقى أن صوت مكبرات الصوت هذه كان قاسيًا، مع نغمة معدنية طفيفة. لا يزال البعض الآخر يعتبر هذه السماعات معيارًا للجودة ومصدرًا للصوت الطبيعي. من المرجح أن تكون هذه الآراء المتعارضة إلى حد ما بسبب الممانعة المعقدة والمجال الكهرومغناطيسي الحث الذاتي المرتفع نسبيًا لهذه السماعات، مما قد يؤدي إلى صعوبات في اختيار مضخم الترانزستور.

لم يكن من قبيل الصدفة أن يتم اختبار مكبرات الصوت فيشر بالصدفة: بحلول نهاية السبعينيات، توقف إنتاجهم بالكامل ولم تستمر الفكرة. لا يمكن أن تتعرض علاقات السوق لخسائر من تصنيع مثل هذا المنتج المعقد عالي التقنية. لم يكن سعر التجزئة للسماعات يبرر التكاليف وتم تقليص الإنتاج.

بعض المعلومات من RuNet:

بعض الأشياء التي لم يتمكن مطورونا من تحقيقها (مقارنة بـ Otto SX-P1/Fisher STE 1200):

1. سمك جدران العلبة هو 20 مم مقابل 30 مم؛ المواد: اللوح العادي مقابل مركب خاص. اللوح.

2. لم يستوفي المغناطيس المعلمات؛ في LF وMF كان علينا لصق مغناطيسين معًا، مما يؤدي إلى تفاقم تركيز المجال المغناطيسي في الفجوة.

3. يتمتع ناشر الهواء منخفض التردد من Otto بصلابة أكبر ووزن أقل، وذلك بفضل نسيج النيكل الدقيق وميزات السبيكة الأصلية. لا توجد حتى أدوات تقوية من الورق المقوى على طول حافة الناشر حيث يتم تثبيت التعليق.

4. جعلت الصلابة الأكبر من الممكن تركيب تعليق قماشي صلب مع التشريب، مما قلل من عامل الجودة، مما أعطى حساسية أعلى عند نفس تردد الرنين.

5. ملفات جميع مكبرات الصوت مكونة من طبقتين، وملفوفة بسلك مسطح، بما في ذلك ملف HF بدون إطار، وملفوفة بسلك ألومنيوم مسطح. إطارات مكبرات الصوت متوسطة المدى ومكبرات الصوت الجهير مصنوعة من الألومنيوم وملصقة على ناشرات معدنية باستخدام غراء موصل للحرارة مقاوم للحرارة. ونتيجة لذلك، يعمل الناشرون كمشتت حراري، ومبرد، مما يجعل من الممكن الحصول على مقاومة خطية عبر نطاق طاقة واسع جدًا. يستخدم جهاز 100AC الخاص بنا ملفات تقليدية ملفوفة بسلك دائري وإطار ورقي مغطى برقائق الألومنيوم فقط.

6. إن الناشر متوسط ​​المدى لـ SX-P1 مصنوع من 3 طبقات من الألومنيوم المؤكسد، كل طبقة لها معلمات صلابة/وزن/توهين مختلفة. 100AC - طبقة واحدة من أكسيد الألومنيوم بنفس السماكة.

7. إن HF الخاص بـ 100AC ليس مصنوعًا من أكسيد الألومنيوم على الإطلاق، ولكن من الألومنيوم العادي المخصص للطعام، فقط الضغط بدرجة حرارة عالية. تبين أن الحلقة (الناشر ليس قبة، بل حلقة واحدة لكلا المتكلمين) كانت صلبة ولكنها هشة، مما لم يسمح بإجراء تخفيضات في تمويج الغشاء. في أوتو، الحلقة، مثل HF، مصنوعة من أكسيد الألومنيوم، مع فتحات وطلاء تخميد خاص لتموج الحجاب الحاجز، مما يجعل من الممكن توسيع نطاق التردد نحو تردد الراديو، وتقليل تردد الرنين، وزيادة الديناميكيات، وإزالة النغمات المعدنية الكامنة في 100AC.

8. المرشحات مصنوعة من مكونات صوتية، موصلة بكابلات ذات مقطع عرضي كبير، وأطراف مطلية بالذهب.

9. تشطيب خارجي أكثر تكلفة (قشرة خشب الأبنوس).

أولاً، دعونا نضع النقاط على الحروف ونفهم المصطلحات.

مكبر الصوت الكهروديناميكي، ومكبر الصوت الديناميكي، ومكبر الصوت، والرأس الديناميكي للإشعاع المباشر هي أسماء مختلفة لنفس الجهاز الذي يعمل على تحويل الاهتزازات الكهربائية لتردد الصوت إلى اهتزازات هوائية، والتي ندركها على أنها صوت.

لقد رأيت مكبرات صوت أو بمعنى آخر رؤوسًا ديناميكية للإشعاع المباشر أكثر من مرة. يتم استخدامها بنشاط في الالكترونيات الاستهلاكية. هو مكبر الصوت الذي يحول الإشارة الكهربائية عند إخراج مكبر الصوت إلى صوت مسموع.

ومن الجدير بالذكر أن الكفاءة (معامل عمل مفيد) ديناميكيات الصوت منخفضة جدًا وتبلغ حوالي 2 – 3٪. وهذا بالطبع ناقص كبير، ولكن حتى الآن لم يتم اختراع أي شيء أفضل. على الرغم من أنه تجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى مكبر الصوت الكهروديناميكي، هناك أجهزة أخرى لتحويل الاهتزازات الكهربائية لتردد الصوت إلى اهتزازات صوتية. هذه ، على سبيل المثال ، مكبرات الصوت من النوع الكهروستاتيكي والكهرضغطي والكهرومغناطيسي ، ولكن مكبرات الصوت من النوع الكهروديناميكي تستخدم على نطاق واسع وتستخدم في الإلكترونيات.

كيف يعمل المتحدث؟

لفهم كيفية عمل مكبر الصوت الكهروديناميكي، دعونا نلقي نظرة على الشكل.

يتكون مكبر الصوت من نظام مغناطيسي – وهو موجود في الجانب الخلفي. يتضمن خاتمًا مغناطيس. وهي مصنوعة من سبائك مغناطيسية خاصة أو سيراميك مغناطيسي. السيراميك المغناطيسي عبارة عن مساحيق مضغوطة ومتكلسة خصيصًا تحتوي على مواد مغناطيسية حديدية - الفريت. يتضمن النظام المغناطيسي أيضًا الفولاذ الشفاهواسطوانة فولاذية تسمى جوهر. تشكل الشفاه والمغناطيس الأساسي والحلقة دائرة مغناطيسية.

توجد فجوة بين القلب والشفة الفولاذية يتشكل فيها مجال مغناطيسي. يتم وضع الملف في الفجوة، وهي صغيرة جدًا. الملف عبارة عن إطار أسطواني صلب يُلف عليه سلك نحاسي رفيع. ويسمى هذا الملف أيضا ملف صوتي. يتم توصيل إطار الملف الصوتي بـ الناشر- ثم "يدفع" الهواء، مما يؤدي إلى ضغط وتخلخل الهواء المحيط - الموجات الصوتية.

يمكن تصنيع الناشر من مواد مختلفة، ولكن في كثير من الأحيان يتم تصنيعه من عجينة الورق المضغوط أو المصبوب. التقنيات لا تقف مكتوفة الأيدي ويمكنك العثور على ناشرات مصنوعة من البلاستيك والورق المطلي بالمعدن ومواد أخرى قيد الاستخدام.

لمنع الملف الصوتي من ملامسة جدران القلب وشفة المغناطيس الدائم، يتم تثبيته بالضبط في منتصف الفجوة المغناطيسية باستخدام غسالة توسيط. الغسالة المركزية مموجة. وبفضل هذا يمكن للملف الصوتي التحرك بحرية في الفجوة دون لمس جدران القلب.

يتم تركيب الناشر على جسم معدني – سلة. حواف الناشر مموجة، مما يسمح له بالتأرجح بحرية. تشكل الحواف المموجة للناشر ما يسمى التعليق العلوي، أ تعليق أقل- هذه غسالة مركزية.

يتم إخراج أسلاك رفيعة من الملف الصوتي إلى الخارج من الناشر ويتم تثبيتها بالمسامير. وفي الجزء الداخلي من الناشر، يتم ربط الأسلاك النحاسية المجدولة بالمسامير. بعد ذلك، يتم لحام هذه الموصلات متعددة النواة بالبتلات، والتي يتم تركيبها على لوحة معزولة عن الجسم المعدني. بفضل بتلات التلامس التي يتم لحام أسلاك الملف الصوتي متعددة النواة بها، يتم توصيل مكبر الصوت بالدائرة.

كيف يعمل المتحدث؟

إذا قمت بتمرير متغير من خلال الملف الصوتي للمتحدث كهرباء، فإن المجال المغناطيسي للملف سوف يتفاعل مع المجال المغناطيسي الثابت للنظام المغناطيسي للسماعة. سيؤدي ذلك إلى سحب الملف الصوتي إلى الفجوة في اتجاه واحد للتيار في الملف، أو دفعه خارجًا في الاتجاه الآخر. تنتقل الاهتزازات الميكانيكية للملف الصوتي إلى الناشر، الذي يبدأ في التأرجح مع تردد التيار المتردد، مما يؤدي إلى إنشاء موجات صوتية.

تعيين المتحدث على الرسم البياني.

الشرط التسمية الرسوميةالديناميكيات هي كما يلي.

تتم كتابة الحروف بجانب التعيين ب أو بكالوريوس. ، ثم الرقم التسلسلي لمكبر الصوت في مخطط الدائرة (1، 2، 3، إلخ). تنقل الصورة التقليدية للسماعة في الرسم التخطيطي بدقة شديدة التصميم الحقيقي لمكبر الصوت الكهروديناميكي.

المعلمات الأساسية لمكبر الصوت.

المعلمات الرئيسية لمكبر الصوت التي يجب عليك الانتباه إليها:

ولكن بالإضافة إلى المقاومة النشطة، يتمتع الملف الصوتي أيضًا بمفاعلة. تتشكل المفاعلة لأن الملف الصوتي هو في الواقع ملف حث عادي ومحاثاته تقاوم التيار المتردد. تعتمد المفاعلة على تردد التيار المتردد.

يشكل النشاط والمفاعلة للملف الصوتي المعاوقة الكلية للملف الصوتي. ويشار إليه بالحرف ز(ما يسمى معاوقة). وتبين أن المقاومة النشطة للملف لا تتغير، ولكن تتغير المفاعلة تبعا لتردد التيار. لتحقيق النظام، يتم قياس مفاعلة الملف الصوتي لمكبر الصوت عند تردد ثابت قدره 1000 هرتز وتضاف المقاومة النشطة للملف إلى هذه القيمة.

والنتيجة هي معلمة تسمى الاسمية (أو الكاملة) المقاومة الكهربائيةملف صوتي. بالنسبة لمعظم الرؤوس الديناميكية، تكون هذه القيمة 2، 4، 6، 8 أوم. وتتوفر أيضًا مكبرات صوت ذات مقاومة 16 أوم. كقاعدة عامة، تتم الإشارة إلى هذه القيمة على غلاف مكبرات الصوت المستوردة، على سبيل المثال، مثل هذا - 8Ωأو 8 أوم.

ومن الجدير بالذكر أن المقاومة الإجمالية للملف تتراوح ما بين 10 إلى 20% أكبر من المقاومة النشطة. لذلك، يمكن تحديده بكل بساطة. تحتاج فقط إلى قياس المقاومة النشطة للملف الصوتي باستخدام مقياس الأومومتر وزيادة القيمة الناتجة بنسبة 10-20٪. في معظم الحالات، يمكن أن تؤخذ في الاعتبار فقط المقاومة النشطة البحتة.

تعد المقاومة الكهربائية الاسمية للملف الصوتي إحدى المعلمات المهمة، حيث يجب أخذها في الاعتبار عند مطابقة مكبر الصوت والحمل (مكبر الصوت).

نطاق الترددات هو نطاق الترددات الصوتية التي يمكن للمتكلم إعادة إنتاجها. تقاس بالهرتز (هرتز). دعونا نتذكر أن الأذن البشرية تستقبل ترددات في حدود 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. وهذه مجرد أذن جيدة جدًا :).

لا يمكن لأي مكبر صوت إعادة إنتاج نطاق التردد المسموع بالكامل بدقة. ستظل جودة إعادة إنتاج الصوت مختلفة عما هو مطلوب.

لذلك، تم تقسيم النطاق المسموع للترددات الصوتية بشكل تقليدي إلى 3 أجزاء: التردد المنخفض ( LF) ، التردد المتوسط ​​( المدى المتوسط) والتردد العالي ( التردد العالي). لذلك، على سبيل المثال، من الأفضل إعادة إنتاج مكبرات الصوت للترددات المنخفضة - الجهير، والترددات العالية - "الصرير" و"الرنين" - ولهذا السبب يطلق عليهم مكبرات الصوت. هناك أيضًا مكبرات صوت كاملة النطاق. إنهم يعيدون إنتاج النطاق الصوتي بأكمله تقريبًا، لكن جودة تشغيلهم متوسطة. نحن نفوز بشيء واحد - نحن نغطي نطاق التردد بأكمله، ونخسر في شيء آخر - في الجودة. لذلك، يتم دمج مكبرات الصوت ذات النطاق العريض في أجهزة الراديو والتلفزيون والأجهزة الأخرى، حيث لا يتطلب الأمر في بعض الأحيان صوتًا عالي الجودة، ولكن يلزم فقط نقل الصوت والكلام بوضوح.



للحصول على إنتاج صوت عالي الجودة، يتم دمج مكبرات الصوت الجهير والمتوسط ​​ومكبر الصوت في مبيت واحد ومجهز بمرشحات التردد. هذه هي أنظمة السماعات. نظرًا لأن كل مكبر صوت يعيد إنتاج الجزء الخاص به فقط من نطاق الصوت، فإن إجمالي عمل جميع مكبرات الصوت يزيد بشكل كبير من جودة الصوت.

عادة، تم تصميم مكبرات الصوت لإعادة إنتاج الترددات من 25 هرتز إلى 5000 هرتز. تحتوي مكبرات الصوت عادة على مخروط ذو قطر كبير ونظام مغناطيسي ضخم.

تم تصميم مكبرات الصوت متوسطة المدى لإعادة إنتاج نطاق تردد من 200 هرتز إلى 7000 هرتز. أبعادها أصغر قليلاً من مكبرات الصوت (حسب القوة).

تقوم مكبرات الصوت بإعادة إنتاج الترددات بشكل مثالي من 2000 هرتز إلى 20000 هرتز وأعلى، حتى 25 كيلو هرتز. عادة ما يكون قطر الناشر لهذه السماعات صغيرًا، على الرغم من أن النظام المغناطيسي يمكن أن يكون كبيرًا جدًا.

الطاقة المقدرة (ث) - هذه هي الطاقة الكهربائية لتيار التردد الصوتي التي يمكن إمداد السماعة بها دون التهديد بالتلف أو التلف. تقاس بالواط ( دبليو) والملي واط ( ميغاواط). تذكر أن 1 واط = 1000 ميجاوات. يمكنك قراءة المزيد عن التدوين المختصر للقيم الرقمية.

يمكن الإشارة إلى مقدار الطاقة التي تم تصميم مكبر صوت معين للتعامل معها على غلافه. على سبيل المثال، مثل هذا - 1 واط(1 واط).



وهذا يعني أنه يمكن بسهولة استخدام مكبر الصوت هذا مع مكبر الصوت، انتاج الطاقةوالتي لا تتجاوز 0.5 - 1 واط. بالطبع، من الأفضل اختيار مكبر صوت به بعض احتياطي الطاقة. تظهر الصورة أيضًا أن المقاومة الكهربائية الاسمية موضحة - 4Ω(4 أوم).

إذا قمت بتطبيق طاقة أكبر على مكبر الصوت مما تم تصميمه من أجله، فسوف يعمل مع التحميل الزائد، ويبدأ في "الأزيز"، ويشوه الصوت، وسرعان ما يفشل.

دعونا نتذكر أن كفاءة السماعة تبلغ حوالي 2 – 3%. هذا يعني أنه إذا تم تزويد مكبر الصوت بقدرة كهربائية تبلغ 10 واط، فسيتم ذلك موجات صوتيةفهو يحول فقط 0.2 – 0.3 واط. إلى حد ما، أليس كذلك؟ لكن الأذن البشرية متطورة للغاية، وهي قادرة على سماع الصوت إذا قام الباعث بإعادة إنتاج قوة صوتية تبلغ حوالي 1 - 3 ميجاوات على مسافة عدة أمتار منها. في هذه الحالة، يجب توفير طاقة كهربائية تتراوح من 50 إلى 100 ميجاوات إلى الباعث - في هذه الحالة، مكبر الصوت. لذلك، ليس كل شيء سيئًا للغاية وللحصول على صوت مريح لغرفة صغيرة، يكفي توفير 1-3 واط من الطاقة الكهربائية للمتكلم.

هذه مجرد ثلاث معلمات أساسية للمتحدث. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا مستوى الحساسية، وتردد الرنين، واستجابة تردد السعة (AFC)، وعامل الجودة، وما إلى ذلك.