Akustisten järjestelmien historia. Metalliseilla diffuusorilla varustettujen "Elektroniikka"-kaiuttimien luomisen historia. Kuinka kaiutin toimii

Nykyään emme voi enää kuvitella elämäämme ilman ääniä, musiikkia, kuulokkeita, edullisia kaiuttimia ja merkkituotteita kaiutinjärjestelmät useita satoja watteja kukin pelottaen naapureita. Sukellaan akustisten järjestelmien lähes kahden vuosisadan kehityshistoriaan ja seurataan tämän elämämme olennaisen ominaisuuden vaikeaa kehityspolkua. Hiljaisuus muuttui kovempaa. Terry Pratchett Sähkö ja ääni: ensimmäiset kokeet Vuonna 1831 maailma odotti yhtä aikamme suurimmista löydöistä: englantilainen kokeellinen fyysikko Michael Faraday havaitsi sellaisen ilmiön kuin sähkömagneettinen induktio. Kolmen vuoden kuluttua ilmestyy käsite sähkö- ja magneettikentät, sähkömagnetismi ja hieman myöhemmin pietsosähkö. Ihminen astuu vähitellen sähkön aikakauteen. Elämä tuolloin saattaa tuntua meistä hieman tylsältä: television, radion ja sähkövalaistuksen puuttuminen. Viihteeseen - pallot ja teatterit, sielulle - elävää musiikkia, työhön - manuaalinen voima, vesipyörät, tuulimyllyt ja mekaaniset laitteet. Menee vuosikymmeniä ennen kuin nykyaikaisia ​​kaiutinjärjestelmiä muistuttavat laitteet ilmestyvät, mutta toistaiseksi italialainen Antonio Meucci kehittää ”puhuvaa lennätintä”. Vuonna 1849 Meuchi rakentaa täysin toimivan prototyypin modernin puhelimen esi-isästä, mutta siitä puuttuu Raha ei salli hänen maksaa 250 dollaria patentin hankkimisesta. 11 vuotta myöhemmin keksijä demonstroi, kuinka lennättimen avulla laulajan ääni voidaan välittää useiden kilometrien päähän, ja jo vuonna 1861 Johann Philipp Reis liittyi tutkimukseen. Raportin ”Puhelinnasta sähkövirran kautta” julkaissut Johann Reis esittelee yleisölle laitetta, jota voidaan ansaitusti kutsua ensimmäiseksi kaiuttimeksi. Reis pitää kuitenkin parempana nimeä ”musiikkipuhelin”. Kalvoksi Reis valitsi elohopeaan upotetun sian suolen, jonka kuparikäämiin vaikuttaa mm. galvaaninen akku , aiheutti vastaanottimen terästangon magnetisoitumisen ja demagnetoitumisen. Reisin kaiutin kuului jopa 100 metrin etäisyydeltä ja sen ulkonäkö loi vankan perustan tielle kohti elektrodynaamisten akustisten järjestelmien rakentamista. Valitettavasti suunnittelun epätäydellisyys ja materiaalien erityispiirteet mahdollistivat vain erittäin kovien äänien toistamisen. Kaiutin ei sopinut ihmispuheen. Pari kuukautta myöhemmin Johann Reisin keksintöä kutsutaan "hauskaksi leluksi", ja saksalainen mekaanikko Albert järjestää henkilökohtaisesti tämän "turhan keksinnön" tuotannon. Yksi näistä laitteista päätyy Alexander Graham Bellin käsiin. Tutkittuaan Race-kaiuttimen toimintaperiaatetta Bell alkoi kehittää omaa "osaamistaan" - kuuroille tarkoitettua laitetta, joka muuntaa äänen valosignaaliksi. Seuraavat 16 vuotta Bell kehitti puhelinta ja vuonna 1876, helmikuun 14. päivänä, hän lopulta patentoi laitteensa. Suoritettuaan satoja kokeita lennätinviestien välittämisessä ja kehittänyt kymmeniä erilaisia ​​malleja, Bell päätyi seuraavan keksintönsä luomiseen.Bellin puhelinta edusti putki, jossa oli venytetty nahkakalvo, joka oli yhdistetty magneettijärjestelmään ja induktoriin. Mikrofonina käytettiin rakenteeltaan samanlaista ”kaiutinta”, ja siksi ihmisäänen aiheuttamat sähkövärähtelyt olivat liian pieniä voittamaan pitkien johtojen vastusta. Äänensiirron maksimikantama Bellin puhelimen kautta oli vain 500-600 metriä. Torvikaiuttimien aikakausi Huolimatta siitä, että äänenvahvistuksen perusta luotiin 300-luvulla eKr. ja liittyi sellaisen soittimen kuin urut (sai nimen "hydraulos" Aleksandriassa) tuloon, torvi, samanlainen kuin puhallinsoittimet akustiikan alalla, syntyi vasta 1800-luvun jälkipuoliskolla. Vuonna 1877 amerikkalainen keksijä Thomas Edison sai päätökseen ensimmäisen äänen tallentamiseen ja toistamiseen pystyvän laitteen. Fonografista tuli vallankumouksellinen keksintö, jonka ansiosta maailma näkisi seuraavan kolmenkymmenen vuoden aikana gramofonin, gramofonin, levyt ja näkee sellaisen käsitteen kuin äänitallennus (katso lisätietoja artikkelista: ”Äänitallennuksen historia”). Ja vaikka sähkö houkutteli Edisonia aina, akustisissa kokeissaan hän kuitenkin päätti rakentaa keksintönsä yksinomaan mekaanisiin ominaisuuksiin. Foonografin äänentoiston periaate oli liu'uttaa neulaleikkuri kalvopäällysteiselle telalle tallennuksen aikana muodostuneita syvennyksiä ja epäsäännöllisyyksiä (ääniraita) pitkin. Neulan mekaaniset värähtelyt välitettiin torvella varustettuun emitterikalvoon. Äänen fysiikka mahdollisti yksinkertaisimman akustisen laitteen avulla merkittävästi tehostamaan neulan pieniä värähtelyjä. Tällaisella puhtaasti mekaanisella akustisella järjestelmällä oli kuitenkin useita haittoja. Äänenvoimakkuus ja vahvistus olivat riittämättömät, ja äänenlaatu jätti paljon toivomisen varaa. Lisäksi torvikaiuttimet olivat liian isoja ja liikkuvuus ei tullut kysymykseen. Heidän suosionsa huippu saavutettiin vuosina 1880–1920, juuri silloin, kun uteliaat mielet kaikkialta maailmasta keksivät ja hallitsivat sähködynaamisia akustisia järjestelmiä. Valmistajat palaavat jatkossa kaiuttimien torvisuunnitteluun, ja jo 2000-luvulla tämäntyyppisiä, mutta sähködynamiikan lakien mukaan toimivia emittereitä pidetään yhtenä äänenlaadun standardeista. Lennättimestä ja kelasta sähködynaamisiin kaiuttimiin Alexander Bellin määrittelemä kaiuttimen toimintaperiaate on pysynyt muuttumattomana lähes puoli vuosisataa. Vuonna 1874 Ernst Siemens sai patentin käyttää "magnetosähköistä laitetta sähkökäämin mekaanisen liikkeen aikaansaamiseksi virran vaikutuksesta". Magneettikenttään sijoitetun erikoistuen kelan patentin tekijän mukaan piti toistaa ääntä. Valitettavasti Siemens ei pystynyt vahvistamaan patenttia käytännössä. Vasta vuonna 1898 englantilainen fyysikko ja keksijä Oliver Lodge patentoi ensimmäisen sähködynaamisen kaiuttimen suunnittelun. Määritettyään periaatteen AC-tulosignaalien muuntamisesta äänen tuottamiseksi, Siemens itse asiassa keksi polkupyörän rungon ennen pyörien tuloa: saksalaisella keksijällä ei ollut ratkaisua, jonka avulla hän voisi vahvistaa ääniaaltoa ja kääntää kaiuttimen pään riittävän äänenvoimakkuuden saavuttaminen ei ollut koskaan mahdollista 1800-luvun lopulla. Seuraavien 25 vuoden aikana "sähköäänen" teollisuus on käytännössä pysähtynyt, ja Edisonin analoginen fonografi saavuttaa suosionsa huipun. Johtavien fyysikkojen ja kokeilijoiden tekemän tutkimuksen avulla voimme lopulta löytää ratkaisuja kaiuttimen kelan ja pään riittävän tehon saamiseksi. Suoritettuaan sarjan kokeita General Electric -laboratoriossa keksijät Chester Rice ja Edward Kellogg patentoivat sähködynaamisen emitterin toimintaperiaatteen vuonna 1924. Se perustuu yksinkertaiseen fysiikkaan: akustinen teho kasvaa suhteessa tulosignaalin taajuuden neliöön. Käyttämällä kalvon värähtelyjä taajuusalueella liikkuvan järjestelmän resonanssin maksimiylimäärällä, on mahdollista saada hieman vääristynyt äänentoisto. Sitomalla molemmat periaatteet yhteen Rice ja Kellogg saivat muuntimen, joka oli varustettu äänikelakalvolla. Vuosi 1926 oli käännekohta akustisten järjestelmien jatkokehityksessä. Ensimmäinen teollinen radiomalli, Radiola Model 104, jossa on sisäänrakennettu 1 W vahvistin, on tulossa markkinoille. Sen arvo vuonna 1926 oli 260 dollaria, mikä vastaa 3 000 dollaria vuonna 2015. Myös Radiola 28 -radiovastaanotin tulee kuluttajan käyttöön.Neuvostoliiton vastaus oli Keskusradiolaboratoriossa kehitetty langalliseen lähetykseen tarkoitettu "Record"-kaiutin ("radiopiste") ja sen torvianalogi "TM"-ruuduissa lähetettäväksi. Petrogradista. Ensimmäiset sähködynaamiset kaiuttimet sisälsivät korkearesistanssiset käämit, jotka toimivat olennaisesti paperi- tai kangaskalvoa ohjaavana magneettina. Tuolloin voimakkaita magneetteja käytettiin jo aktiivisesti teollisuudessa, ja vuonna 1927 Harold Hartley ehdotti tilaa vievän kelan korvaamista kestomagneetilla. Aukossa olevan magneettikentän vakauden vuoksi kestomagneetti voisi tuottaa äänen vähäisen säröytymisen (1900-luvun ensimmäisen puoliskon kaiuttimien kehitysjakson sisällä). Tällaiselle "high fidelity" (englanniksi "fidelity" - fidelity) kestomagneettia käyttävien sähködynaamisten kaiuttimien sukupolvi luokitellaan uudeksi luokkaksi - Hi-Fi (High Fidelity - englanti "high fidelity"), jonka standardi oli hyväksytty viime vuosisadan 60-luvulla. "Closed Box" Yllättäen Oliver Lodgen määrittelemä ja Ricen ja Kelloggin jalostama sähködynaamisten emitterien toimintaperiaate on pysynyt muuttumattomana tähän päivään asti. Kaiuttimet, jotka näet työpöydälläsi, ja ne, jotka seisovat huoneessa tai keräävät pölyä vanhempiesi kaapissa - ne kaikki toimivat samalla periaatteella kuin asennetut kaiuttimet Radiola Model 104 radiossa, joka julkaistiin lähes 90 vuotta sitten Periaate pysyy samana, mutta niiden akustinen muotoilu on muuttunut dramaattisesti. Jos Edgar Vilchur-niminen nerokas keksijä ei olisi ilmaantunut akustisten järjestelmien kehitykseen, ei olisi helppoa vastata yksiselitteisesti, mitä tarkalleen kuuntelet tänään ja miltä nykyaikaiset kaiuttimet näyttäisivät. Mutta Vilchur ei syntynyt vasta vuonna 1917, hän onnistui tekemään todellisen vallankumouksen sähköakustiikan maailmassa. 1950-luvun puoliväliin asti insinöörit olivat huolissaan sähködynaamisten kaiuttimien äänenlaadun parantamisesta. Tätä tarkoitusta varten suoritettiin tutkimus "pyhän maljan" löytämiseksi: kokeita kalvomateriaaleilla, jännitteellä ja keloilla. Valitettavasti soundi pysyi edelleen kovana, eikä "syvän basson" esiintyminen tullut kysymykseen. Kaiutinkaapin takapuoli jäi auki, mikä johti "oikosulkuun" matalilla taajuuksilla. Toinen kaiuttimen suunnitteluvaihtoehto oli bassorefleksin käyttö, jolla ei kuitenkaan ollut juurikaan vaikutusta pään resonanssitaajuuteen, mutta mahdollisti ominaisuuden laajentamisen matalataajuiselle alueelle. Vuonna 1954 amerikkalainen keksijä Edgar Vilchur jätti patenttihakemuksen "suljetuksi laatikoksi" kutsutun laitteen rekisteröimiseksi. 2,5 vuoden kuluttua Patenttivirasto tyydyttää hakemuksen ja tekijä saa lisenssin keksinnölle, joka tulee pian mullistamaan koko akustisen maailman. Sähködynaamisten kaiuttimien elastisen jousituksen suunnittelun helpottamiseksi ja siihen kohdistuvien kuormien vähentämiseksi (aiheuttaa merkittävää äänen vääristymistä) Vilchur ehdottaa ilman sisällyttämistä työhön. Idea saattaa tuntua uskomattoman yksinkertaiselta, mutta nerouden salaisuus piilee aina yksinkertaisuudessa. Ideansa toteuttamiseksi Vilchur ehdottaa suljettua puinen laatikko, johon voit sijoittaa sähködynaamisen kaiuttimen. Aivan kuten Arkhimedes muinaisina aikoina huusi "Eureka", niin koko maailman olisi pitänyt huutaa: "Löytyi"! Suljetun kotelon käyttö mahdollisti paitsi merkittävästi kaiuttimen äänen rikastamisen, kyllästämisen matalilla taajuuksilla ja "lihallisuuden" lisäämisen, mutta myös kaiutinjärjestelmien koon pienentämisen valtavista, painavista kaapeista pieniin yöpöytäihin. . Edgar Vilchurin toista yhtä nerokasta keksintöä pidetään oikeutetusti kupudiskanttielementin (HF-emitterin tai diskanttikaiuttimen) käyttö. Ensimmäinen erillisen kaiuttimen käyttö korkeataajuiseen toistoon löytyy legendaarisesta AR3-kaiutinjärjestelmästä, josta tuli looginen evoluution mukainen jatko Acoustic Researchin julkaisemille AR1- ja AR2-järjestelmille. Nykyään AR3-sarakkeella on kunniapaikka Smithsonian Museumissa Washingtonissa. Löydät sen ”Tiedon aikakauden” näyttelyistä, Morsen lennätinnäppäimen ja Steve Jobsin ensimmäisen Apple I:n PC:n väliltä. Ja mennään... Sähködynaamisten emitterien toimintaperiaatteet määriteltiin jo vuonna 1924, Vilchurin ehdottama suljetun laatikon suunnittelu rekisteröitiin vuonna 1956. On tullut aika kokeilla, parantaa kaiutinjärjestelmän olemassa olevaa suunnittelua ja tuottaa korkealaatuista ääntä uusi taso . Nopein ajanjakso akustisten järjestelmien kehityksessä oli vuosien 1970 ja 1985 välillä, jolloin johtavat valmistajat järjestivät todellisen teknologiakilpailun. Vuonna 1972 Sansui esitteli ensimmäisen SF1-kaiuttimen, jossa on 360 asteen ääni. Japanilainen valmistaja Pioneer antaa heti vastauksensa esittelemällä CS-3000-mallin kupukaiuttimilla. Erinomaisen muotoilun ja diffuusorin takapuolelta tulevan säteilyn talteenoton ansiosta pienellä Victor FB-5-2 -kaiuttimella voit kuunnella tavallista olohuonetta kuluttaen vain 1 W. Ensimmäinen kaiutin todella vaikuttavalla bassolla (alempi toistotaajuus alkaa 20 Hz:stä) julkaistiin vuonna 1973. Technics SB-1000: 22 cm magneetit, 10 cm kelat ja 52 kg paino. Vuotta myöhemmin markkinoille saapuu yksi alan historian suosituimmista kaiuttimista. Yamaha esitteli akustisen järjestelmän NS 1000 vuonna 1974. Berylliumia käyttämällä diffuusorien valmistuksessa japanilaiset insinöörit onnistuivat ylittämään markkinoiden päät lähes kaikissa ominaisuuksissa. Aloitettuaan tutkia akustisten järjestelmien äänen luotettavuutta, Technics on jälleen tekemässä teknistä läpimurtoa tällä alueella. Maaliskuussa 1975 Tokiossa pidetyssä lehdistötilaisuudessa hän esitteli Technics SB-7000 -kolmitiekaiutinta, joka on aikansa myydyin. Neuvostoliitossa he päättivät miellyttää kuluttajia tehokkaalla äänellä vasta 70-luvun lopulla. Neuvostoliiton kansalaisten tietoon tuli sarja kaiuttimia 35 AC-1 ja 35 AC 212, jotka tunnetaan "äänenä ja kukoistavana S-90:nä". Samalla kun länsimaiset valmistajat mainostavat suuria ja tehokkaita konserttisaleihin suunniteltuja kaiutinjärjestelmiä, japanilaiset yritykset ovat päättäneet kehittää "kotikaiutinjärjestelmiä" ensisijaisesti. On mahdotonta luetella kaikkea 70-luvun alusta 80-luvun puoliväliin markkinoille tulleiden akustisten järjestelmien runsautta. Valmistajat kokeilevat kaikkea mahdollista: kaiuttimien sijoittelusta, niiden muodosta ja äänieristyksestä aina erikoisimpien materiaalien käyttöön päiden valmistuksessa. Vuonna 1976 englantilainen Bowers & Wilkins aloitti ensimmäistä kertaa Kevlarin keskitason kaiutinkartion valmistuksen. Näin B&W DM6 -malli tulee markkinoille. Kaiutinjärjestelmien valmistajien lisähakujen tavoitteena on jo saada kuuntelija uppoutumaan musiikin ilmapiiriin. Kokeilut äänialalla voivat kuitenkin jatkua loputtomiin, mutta vain tarkat varusteet, tarvittavat tekniset varusteet ja ymmärrys siitä, mihin kaikki kaiutinvalmistajat todella pyrkivät, voivat kantaa hedelmää. Vuonna 1981 Bowers & Wilkinsin perustaja John Bowers päätti avata erillisen tutkimuslaboratorion pieneen englantilaiseen Steyningin kaupunkiin. Muutamaa vuotta myöhemmin Bowersin aivotuoksesta tulee kuuluisa kauas Iso-Britannian ulkopuolella, ja "University of Sound" tekee vaikuttavan listan löytöistä, jotka vievät kaiuttimet äänen täysin uudelle tasolle. Yleisesti hyväksytyn 2.0-stereoformaatin jälkeen markkinoille on tulossa 3, 5, 7 ja jopa 9 kaiuttimesta koostuvat kaiutinjärjestelmät, jotka antavat kuuntelijalle mahdollisuuden nauttia monikanavaisesta äänestä ja 3D-tilaäänen tunteesta. Bluetooth-tekniikan käyttöönotto vuonna 1994 langaton lähetys data ei voinut muuta kuin vaikuttaa akustisten järjestelmien alaan. Lokakuussa 2009 Creative esitteli ensimmäisen 2.1-kaiutinjärjestelmän, joka käyttää Bluetooth-tekniikkaa äänen välittämiseen äänilähteestä. Vuotta myöhemmin, 1. syyskuuta 2010, osana esitystä San Franciscossa Apple yhtiö esittelee oman teknologiansa langattomaan datan suoratoistoon laitteiden välillä – AirPlay. AirPlay alkaa uusi sivu sähköakustiikan historiassa - langattomien kaiutinjärjestelmien aikakaudella, joissa yhdistyvät hämmästyttävä muotoilu, erinomainen soundi ja hämmästyttävä toimivuus. Mutta tämä on erillisen artikkelin aihe. http://iphones.ru

Irina Aldoshina

Ensimmäisen julkaisun päivämäärä:

Syyskuu 2007

Termit, määritelmät, kehityshistoria.

Yksi 1900-luvun tunnetuimmista keksinnöistä on puhuja. Juuri sen ulkonäkö (mikrofonin kanssa) mahdollisti äänen tallennus- ja toistojärjestelmien kehittämisen. Tällä hetkellä kaiuttimet ovat yksi suosituimmista äänilaitteiden tyypeistä (karkeiden arvioiden mukaan niiden teollinen tuotanto on 500 miljoonaa yksikköä vuodessa). Kaiuttimien äänenlaatu vaikuttaa suuresti äänenlaatuun äänenvahvistusjärjestelmissä, radiolähetyksissä, televisiossa, äänityksessä ja kotitoistossa.

Siksi kaiuttimien äänen muuntamisen fysikaalisten prosessien tutkiminen, niiden luominen matemaattisia malleja ja algoritmit, ohjelmistotuotteet Niiden laskennassa ja suunnittelussa on mukana kymmeniä yliopistoja ja tutkimuskeskuksia, ja niiden tuotannossa on mukana sadat suurimmat yritykset. Ei ole yllättävää, että lähes kaikissa AES:n (Audio Engineering Society) kansainvälisissä kongresseissa on erityisiä tieteellisiä osastoja ja seminaareja, jotka on omistettu näille ongelmille, ja uusia malleja ja teknisiä ratkaisuja esitellään näiden kongressien puitteissa järjestettävissä näyttelyissä.

Tässä ehdotetussa kaiuttimille omistetussa artikkelisarjassa puhumme nykyaikaisten kaiuttimien toimintaperiaatteista, suunnittelusta ja tekniikasta sekä niiden laskentamenetelmistä.

Ensimmäinen artikkeli sisältää perustermit ja määritelmät sekä Novelli kaiuttimen kehitystä.

Terminologia
Ensinnäkin on tarpeen keskittyä tällä hetkellä hyväksyttyyn terminologiaan kansainvälisissä ja kotimaisissa standardeissa ja teknisessä kirjallisuudessa (koska tässä on paljon sekaannusta). Kansainvälisten ja kotimaisten standardien mukaisesti termi "kaiutin" koskee "laitteita, jotka on suunniteltu tehokkaasti säteilemään ääntä ympäröivään tilaan ilmaympäristössä ja jotka sisältävät yhden tai useamman akustisesti muotoillun kaiutinpään ja sähkölaitteita (suodattimia, säätimiä jne.). )". Siten tämä termi viittaa mihin tahansa akustiseen muuntimeen, joka lähettää ääntä ilmaan. Yksi lähetin on nimetty kotimaisessa standardissa GOST 16122-87 "kaiutinpääksi" (ulkomaisissa luetteloissa käytetään joskus termejä "kaiutinyksikkö", "kaiuttimen ohjauselementti" tai "ohjain".

Kuitenkin teknisessä kirjallisuudessa (oppikirjat, artikkelit jne.) termiä "kaiutin" käytetään pääasiassa yhdestä kaiuttimesta. Kaiuttimia, suodattimia, koteloa ja muita osia sisältävää laitetta kutsutaan "kaiutinjärjestelmäksi". Sovellusalueesta riippuen se voidaan nimetä "kaiutinjärjestelmäksi" (pääasiassa kotikäyttöön), "akustiseksi studioyksiköksi" ("ohjausyksikkö", "näyttö"), " puhuja" jne. Ulkomaisessa kirjallisuudessa käytetään usein termejä "akustinen järjestelmä" tai "kaiutinjärjestelmä". Siksi joka kerta on ymmärrettävä sisällöstä, mistä on kyse me puhumme: kaiutinpäistä tai kaiutinjärjestelmistä.

Käyttöalueesta riippumatta (studiolaitteissa, äänenvahvistusjärjestelmissä, kodin äänentoistojärjestelmissä) kaikki kaiuttimet (akustiset järjestelmät) koostuvat seuraavista peruselementeistä (kuva 1):

- säteilijät(kaiutinpäät), joista jokainen (tai useita samanaikaisesti) toimii omalla taajuusalueellaan;
- kotelot, joka voi koostua useista erillisistä lohkoista (kukin oman alueensa säteilijöille) tai edustaa yhtä mallia;
- suodatus- ja korjauspiirit, samoin kuin muut elektroniset laitteet(esimerkiksi ylikuormitussuojaan, tason osoittamiseen jne.);
- äänikaapelit ja tuloliittimet; vahvistimet(aktiivisille kaiutinjärjestelmille) ja crossoverit (aktiiviset suodattimet), jos kullekin taajuuskaistalle käytetään erillisiä vahvistimia.

Elementtisarja (kaiutinpäiden lukumäärä, aktiivisten tai passiivisten suodattimien käyttö, koteloiden muoto ja rakenne jne.) voi vaihdella merkittävästi erityyppisissä kaiutinjärjestelmissä niiden käyttötarkoituksen mukaan, mutta niiden rakenneperiaatteet, laskentamenetelmät ja valmistustekniikka ovat suurelta osin samanlaisia.

Ennen kuin siirrymme näiden asioiden analysointiin, tarkastellaan lyhyesti kaiuttimien pääelementtien (emitterit, kotelot, suodattimet) syntyhistoriaa.

Kehityksen historia
Yritykset luoda ensimmäisiä äänilähteitä alkoivat 1800-luvun lopulla. Vuonna 1874 saksalainen insinööri Ernst Werner von Siemens, Siemens-yrityksen perustaja, kuvaili magnetosähköistä laitetta, jossa pyöreä lankakela asetettiin säteittäiseen magneettikenttään erityisellä tuella pystysuoran siirtymisen mahdollistamiseksi (patenttinumero 149797). Hän ilmoitti silloin, että tätä moottorimekanismia voitaisiin käyttää äänen tuottamiseen, mutta ei osoittanut tätä käytännössä. Vuonna 1877 Siemens rekisteröi kaksi muuta patenttia Saksassa ja Englannissa, joissa kuvattiin sähködynaamisen kaiuttimen pääpiirteet, joita käytettiin myöhemmin erilaisissa teollisissa malleissa.

Vuonna 1876 amerikkalainen tiedemies Alexander Bell patentoi puhelimen ja osoitti sen äänen käyttämällä hyvin samantyyppistä muuntajaa. Vuosina 1898-1915 rekisteröitiin useita patentteja (keksijät Oliver Joseph Lodge, John Matthias Augustus Stroh, Anton Pollak jne.), jotka koskivat yksittäisten elementtien käyttöönottoa: kartiokalvo, keskitysaluslevy jne. Kaikki nämä emitterit työskentelivät torvien kanssa, joista ensimmäiset näytteet on esitetty kuvassa. 2.

Vuosina 1915–1918 Bell Labsin insinöörit Harold D. Arnold ja Henry Egerton loivat kaiutinohjaimet, jotka toimivat "balansoidun ankkuri"-periaatteella (kutsutaan joskus "balansoiduksi ankkuriksi", mutta "balansoitu ankkuri" on vakiintunut termi). Tässä mallissa vaihtovirta syötettiin terästankoon sijoitettuun käämiin, joka liikkui vuorovaikutuksen vuoksi magneettikentän kanssa ja työnsi vastaavasti torveen kuormitettua kartiota (kuva 3). Vaikka toistoalue oli hyvin rajallinen vahvikkeen suuren jäykkyyden vuoksi, tällaista laitetta käytettiin 1900-luvun 30-luvulle asti. Ensimmäiset torvikaiuttimien mallit äänijärjestelmiin teattereissa ja kaduilla (esimerkiksi vuonna 1919 New Yorkissa Park Avenuella, vuonna 1920 Chicagossa republikaanien kongressissa jne.) käyttivät tämän tyyppisiä emittereitä.

Vallankumouksellinen muutos sähködynaamisten kaiuttimien kehityksessä tapahtui vuonna 1925, kun General Electricin (USA) insinöörit Chester W. Rice ja Edward W. Kellogg julkaisivat lehdessä artikkelin "Huomautuksia uudentyyppisen sarvettomien kaiuttimien luomisesta". Proceedings of the American Society of Electrical Engineers" (osa 44, huhtikuu 1925). Nämä insinöörit jäävät ikuisesti äänitekniikan historiaan yhden 1900-luvun suurista keksinnöistä, jonka pääelementit ovat säilyneet tähän päivään asti. Itse asiassa luotiin sähködynaaminen muunnin, jossa oli äänikela ja kalvo, jotka toimivat sen resonanssitaajuuden yläpuolella. Tällä periaatteella kehitettiin kaiuttimen ensimmäinen laboratoriomalli ja samaan aikaan malli koottiin putkivahvistin, joka tarjoaa riittävän tehon koko taajuusalueella.

Jo vuonna 1926 ilmestyi ensimmäinen teollinen malli tällaisesta kaiuttimesta, nimeltään Radiola Model 104, jossa oli sisäänrakennettu 1 W vahvistin. Samalla markkinoille tuotiin Radiola 28 -radiovastaanotin, joka toimi tämän kaiuttimen kanssa. Siitä hetkestä lähtien tällaisten kaiuttimien massatuotanto alkoi ympäri maailmaa.

On mielenkiintoista huomata, että lähes samanaikaisesti sähködynaamisten kaiuttimien luomista tehtiin Venäjällä. Vuonna 1923 Petrogradiin perustettiin keskusradiolaboratorio (CRL), joka nimettiin myöhemmin uudelleen instituutiksi Broadcasting Reception and Acoustics (IRPA). IRPA:ssa on kehitetty kaiuttimia sen luomisen ensimmäisistä päivistä lähtien. Vuonna 1926 luotiin sähkömagneettinen kaiutin "Record" ja sähkömagneettinen torvi-ulkokaiutin TM, joita alettiin valmistaa nimetyssä tehtaassa. Kulakova. Vuonna 1929 A. A. Kharkevich ja K. A. Lamagin kehittivät IRPA:ssa ensimmäisen näytteen dynaamisesta kaiuttimesta (suora säteily ja äänitorvi), jonka tuotanto aloitettiin vuonna 1931 nimetyssä tehtaassa. Kozitsky ja Kiovan radiotehtaalla.

Jo vuosina 1930-32 Moskovan Punaiselle torille luotiin ensimmäiset tehokkaat kaiuttimet äänen vahvistusta varten (teho 100 W). Vuodesta 1935 lähtien maa aloitti sähködynaamisten kaiuttimien massatuotannon. On huomattava, että niiden tuotannon määrä on kasvanut tasaisesti. 90-luvun alkuun mennessä sähködynaamisten kaiuttimien tuotantomäärä maassamme oli 70 miljoonaa vuodessa (Ryazan Radio Plant - tuotanto 15 miljoonaa vuodessa, Gagarin Radio Plant - 13 miljoonaa, Berd Radio Plant, NPO "Radiotekhnika" Riiassa, jne.) .

Sähködynaamisten kaiuttimien teollisten näytteiden ilmaantuessa lähes kaikki torvikaiutinmallit alkoivat käyttää niitä emittereinä. Nykyaikaisia ​​kaiuttimia muistuttavien torvikaiuttimien luominen alkoi insinöörien Albert L. Thurasin ja Edward Christopher Wenten työstä, jotka vuonna 1927 patentoivat kapeakaulaisen torvikaiuttimen, jossa käytettiin esitorvikammiota ja erityistä linssiä ( Wenten vartalo).

Äänitelokuvan kehittyminen edellytti akustisten järjestelmien luomista, jotka tarjosivat riittävän äänenvoimakkuuden ja ymmärrettävyyden. Tämä johti monikaistaisten järjestelmien syntymiseen. Yksi ensimmäisistä oli Douglas Shearerin esittelemä kaksisuuntainen akustinen järjestelmä, joka koostui matalataajuisista taitetuista torvista ja korkeataajuisesta monikennoisesta torvista, jossa käytettiin sähködynaamisia kaiuttimia. Järjestelmä toisti alueen 40-10000 Hz ja sen herkkyys oli melko korkea (kuva 4). Vuonna 1938 se sai Academy of Motion Picture Arts and Sciences -palkinnon, ja siitä tuli eräänlainen standardi monikaistaisten äänijärjestelmien myöhemmälle kehittämiselle elokuvateattereissa, teattereissa jne.

Monitiekaiutinjärjestelmien luomisen alkaessa syntyi tarve käyttää jakosuodattimia matala-, keski- ja korkeataajuisten kaiuttimien välillä. Ensimmäinen artikkeli kaiutinsuodatinteoriasta ilmestyi vuonna 1936 (John K. Hilliard ja Harry R. Kimball). Se antoi teorian ensimmäisen ja kolmannen kertaluokan Butterworth-suodattimien laskemiseen, jotka 50-luvulla tunnustettiin suosituimmaksi muodoksi akustisille järjestelmille.

Ajanjaksolla 1940-50 kehitettiin pääasiassa tehokkaita torviakustisia järjestelmiä ja vastaavia kaiutinpäitä ammattikäyttöön elokuvasalien ja teattereiden äänentoistoon (yritykset JBL, Altec Lancing jne.).

Kotona käytettiin suuria sähködynaamisia päitä ilman koristeita. Akustisen oikosulun vuoksi sitä ei kuitenkaan voitu saada matalat taajuudet. Ensimmäiset monitiekaiutinjärjestelmät käyttivät suuria "avointyyppisiä" kaappeja, joiden tilavuus oli 300-500 cc. dm (litraa), kun taas toistettu taajuusalue alkoi 80-100 Hz.

Todellinen vallankumous kodinkoneissa alkoi vuonna 1954, kun yksi AR:n (Acoustical Research) perustajista Edgar M. Villchur esitteli New Yorkin näyttelyssä pientä kaiutinjärjestelmää AR-1, joka perustuu täysin uuteen periaatteeseen nimeltä "akustinen jousitus". " tai "puristustyyppinen" kotelo. Tämän keksinnön idea, joka avasi tien nykyaikaiset järjestelmät kotikäyttö koostui siitä, että matalien taajuuksien saamiseksi käytettiin pienikokoista koteloa, jonka ilmatilavuuden elastisuus oli yli kolme kertaa suurempi kuin matalataajuisen kaiuttimen jousituksen elastisuus. Tässä tapauksessa liikkuva kaiutinjärjestelmä näyttää "istuvan" joustavalla ilmatyynyllä. Koska ilma on lineaarinen väliaine, tämä mahdollistaa kaiuttimen kalvon siirtymän lisäämisen lisäämättä epälineaarisia vääristymiä ja siten saada aikaan matalien taajuuksien toisto pienessä tilavuudessa.

Tällaisten järjestelmien luominen edellytti muutosta matalataajuisten kaiuttimien suunnitteluperiaatteissa: niissä piti olla raskas liikkuva järjestelmä, joustava jousitus, suuri äänikela ja magneettipiiri, jotta ne pystyivät syöttämään suurta tehoa vahvistimista. Pienen volyymin akustisen järjestelmän ilmestyminen, joka toisti luottavaisesti alueen matalataajuisen osan, herätti hämmästystä asiantuntijoiden keskuudessa ja avasi laajan tien kodin Hi-Fi-kaiutinjärjestelmien kehittämiseen.

KEF:n (Englanti) 60-luvulla esittämä High-Fidelity-laitteiden (high fidelity; eli laitteet, jotka tarjoavat maksimaalisen yhteensopivuuden elävän äänen kanssa) luomisen konsepti toimi voimakkaana sysäyksenä sekä kotitalous- että ammattiakustiikan kehitykselle. järjestelmät: kaikkien elementtien (kaiutinpäiden, koteloiden, suodattimien) suunnittelun parantaminen, niiden valmistustekniikka, uusien parametrien mittausmenetelmien kehittäminen sekä teorian luominen niiden laskemista varten. Sadat yritykset, tutkimuskeskukset ja yliopistot ovat liittyneet kaiuttimien tuotantoon ja kehittämiseen.

Kaiutinkaappien kehityksen edistyminen liittyi ensisijaisesti monien eri mallien syntymiseen: suljettujen kompressiotyyppisten kaappien (mainittu edellä) lisäksi Jensen-yhtiön insinööri James F. Novak esitteli vuonna 1959 basson luomisen käsitteen. refleksikaapit (idean patentoi Albert Turas jo vuonna 1930), mikä mahdollisti äänenpainetason nostamisen matalataajuisella alueella.

Tällä hetkellä käytetään laajaa valikoimaa matalataajuisia malleja: passiivisäteilijällä, kaksoiskameralla, "labyrintti" -tyyppi, "kaistanpäästösuodatin" jne. Jokaisella niistä on omat etunsa ja haittansa ( puhumme tästä seuraavissa artikkeleissa). Pohjimmiltaan tärkeä vaihe niiden kehityksessä oli matalataajuisten mallien laskentateorian luominen vuosina 1971-1973 (kirjoittajat Neville Thiele ja Richard Small), joka perustui analogiaan suodatinteorian kanssa. Tämä mahdollisti kaappisuunnittelun siirtämisen tieteelliselle pohjalle ja sopivien tietokoneohjelmien luomisen, joita käytetään laajasti kaiutinsuunnittelussa. Keski- ja korkeiden taajuuksien korkealaatuisen toiston varmistamiseksi olemme tehneet töitä eri tavoillaääni- ja tärinäeristys ja ovaalin muotoiset kotelot luotiin (pääasiassa korkeataajuisia kaiuttimia varten) diffraktiovääristymien vähentämiseksi.

Koska suurin osa kaiutinjärjestelmistä rakennettiin monikaistaperiaatteella, tämä johti merkittävään edistymiseen ristikkäissuodattimien luomisessa, jotka alkoivat suorittaa paitsi erotustoimintoja taajuusalue matalien, keskitaajuisten ja korkeataajuisten kaiuttimien välillä, mutta symmetrisoida suuntausominaisuutta jakoalueella. Tällä hetkellä niitä on suuri määrä tietokoneohjelmat, joiden avulla voit optimoida suodatinparametreja, esimerkiksi CACD, CALSOD, Filter Designer ja LEAP4.0 jne.

Myös kaiutinpäissä on tapahtunut merkittäviä muutoksia. Sähködynaamisten ohella alettiin valmistaa muihin muunnosperiaatteisiin perustuvia emittereitä: sähköstaattisia, Hale-säteilijöitä, pietsokalvoa jne. (puhumme niistä tarkemmin seuraavissa artikkeleissa).

Sähködynaamisten kaiuttimien osalta Ricen ja Kelloggin ehdottama muotoilu osoittautui niin onnistuneeksi, että siinä ei tapahtunut perustavanlaatuisia muutoksia, vaan edistystä tapahtui pääasiassa tekniikan alalla.

Seuraavat alkuperäiset suunnitteluratkaisut, jotka ilmestyivät 50-70-luvulla, voidaan huomioida.

Vuonna 1958 Edgar Villchur esitteli AR-3-akustisen järjestelmän mallin, jossa oli täysin uusi korkeataajuisen lähettimen rakenne: kalvo tehtiin kupolin muodossa, siinä ei ollut keskitysaluslevyä ja äänikela kiinnitettiin suoraan palleaan. Tällaisen mallin ilmestyminen ratkaisi erittäin tärkeän ongelman: suuntausominaisuuksien laajentaminen suurtaajuusalueella käyttämällä pienikokoista puolipallon muotoista kalvoa.

Ilmestyivät tehokkaat matalataajuiset kaiuttimet, joissa on kalvot erityisillä jäykistyvillä rivoilla; Esimerkkinä on RCA-15-koaksiaalinen emitterimalli, jota insinööri Harry Ferdinand Olson ehdotti vuonna 1954.

Pohjimmiltaan uusi koaksiaalikaiuttimen malli ilmestyi, jonka Tannoy (Englanti) loi vuonna 1947 (kuva 5). Ajatuksena oli poistaa matala- ja korkeataajuisten lähteiden erottelu avaruudessa ja saavuttaa niiden säteily yhdestä pisteestä, mikä eliminoi vaihesiirrot niiden välillä ja parantaa suuntausominaisuuksia. Tässä mallissa korkeataajuinen kaiutin kupukalvolla ja erikoisjakajalla säteilee matalataajuisen kaiuttimen ytimessä olevan reiän kautta, jonka diffuusori toimii sen torvina.

Kaiutinmalleja kehitettiin (ensin korkeataajuus, sitten keskimatala) käyttämällä rakossa erityistä magneettista nestettä (ferrofluidia) lämmön poistamiseksi ja vaimennuksen lisäämiseksi suurilla amplitudeilla.

Viimeisimmät saavutukset
Suurin edistysaskel sähködynaamisten kaiuttimien kehityksessä viime vuosikymmeninä on saavutettu tekniikassa. Suuremmat vahvistimen tehot (300-500 W), vaatimukset suurien säröjen siirtoon dynaaminen alue(äänenpaineen maksimitaso ~130-140 dB), lineaaristen ja epälineaaristen vääristymien tason vähentäminen johti merkittäviin muutoksiin sekä materiaalivalinnoissa että monien sähködynaamisten kaiuttimien elementtien valmistustekniikassa.

Bassokaiuttimissa teknologiset muutokset ovat vaikuttaneet kaikkiin elementteihin. Suspensioita alettiin valmistaa erikoismateriaaleista (luonnonkumi, polyuretaanivaahto, kumitetut kankaat, luonnon- ja synteettiset kankaat erityisillä vaimennuspinnoitteilla) ja ne saivat erityisen muodon: toroidimainen, sinin muotoinen, S-muotoinen jne. Matalataajuiset kalvot kaiuttimet (joista ensimmäiset 20 pergamentista tai aidosta nahasta) valmistetaan nykyään melko monimutkaisista koostumuksista, jotka perustuvat luonnolliseen pitkäkuituiseen selluloosaan, jossa on erilaisia ​​lisäaineita, jotka lisäävät sen lujuutta, jäykkyyttä ja vaimennusominaisuuksia (esim. villakuidut, pellavakuidut , hiilikuitu, grafiittihiutaleet, metallikuidut, kosteudenkestävät ja vaimennuskyllästykset). Tällaisten komposiittien monimutkaisuus voidaan arvioida sen perusteella, että niissä käytetään jopa 10-15 komponenttia.

Luonnonselluloosasta valmistettujen koostumusten ohella matalataajuisten kaiuttimien kalvoissa on kuitenkin käytetty ja käytetään erilaisia ​​komposiittimateriaaleja, jotka on yleensä kehitetty aiemmin ilmailu- ja sotilasvarusteisiin: monikerroksiset kennomateriaalit, vaahdotetut metallit jne. Tällä hetkellä mm. Matalataajuisten kaiuttimien kalvoissa monet tunnetut yritykset (JAMO, KEF, Cabasse, Tannoy jne.) käyttävät yhä enemmän polyolefiineihin perustuvia synteettisiä kalvokoostumuksia (polypropeeni ja polyeteeni) ja komposiittimateriaaleja, jotka perustuvat korkeakerroksiseen Kevlar-kankaaseen (B&W). , Audix jne.).

Tällaisten kalvojen käyttö mahdollistaa sen varmistamisen parhaat mallit matalataajuisten kaiuttimien tasainen taajuusvaste on 1500...2500 Hz asti, mikä on lähes kaksi oktaavia korkeampi kuin kolmitiekaiutinjärjestelmissä usein käytetyt jakotaajuudet (400...600 Hz). Esimerkki modernista bassokaiuttimen suunnittelusta on yksi JBL-bassokaiuttimen uusimmista malleista, joka näkyy kuvassa. 6. Se hyväksyy, kaksinkertaisen käämityskelan, joka voi toimia korkeat kapasiteetit ilman vääristymiä, kalvo, joka on valmistettu komposiittimateriaalista hiilikuiduista ja muista modernin tekniikan saavutuksista.

Erityisiä muutoksia on tapahtunut suurtaajuisten kaiuttimien valmistustekniikassa, jossa avaruusteknologian nykyaikaista edistystä hyödynnetään erityisen tehokkaasti. Esimerkki yhdestä nykyaikaisimmista malleista on Tannoy-korkeataajuinen kaiutinmalli Prestige ST-200, jossa käytetään titaanista valmistettua kupukalvoa, jonka halkaisija on 25 mm ja paksuus 25 mikronia, ja jossa on roiskunut kultakerros. neodyymimagneetti jne., joka mahdollisti täysin ainutlaatuisten parametrien saamisen: taajuusalue jopa 54 kHz epätasaisuuksilla -6 dB, jopa 100 kHz epätasaisuuksilla -18 dB, tyyppikilven teho 135 W (huippu 550 W), herkkyys 95 dB/V/m.

Jos vertaa kahden viimeisen kaiuttimen malleja ensimmäisiin sähködynaamisten kaiuttimien malleihin, näet, minkä polun tämä tuote on kulkenut lähes sadan vuoden aikana sen luomisesta ja mitkä parametrit on saavutettu.

Ammattimaiset kaiuttimet ääni- ja äänenvahvistusjärjestelmiin ovat kehittyneet pääasiassa tehon lisäämisen ja tietyn suuntausominaisuuden muodostamisen myötä. On luotu monenlaisia ​​sarvityyppejä: diffraktio, säteittäinen, tasainen peitto, kihara jne. Uuden tyyppisiä emittereita on ilmestynyt - tehokkaat lineaariset ryhmät, jotka koostuvat erillisistä aktiivisista monikaistalohkoista, joilla on ohjattu suuntausominaisuus.

Jos analysoimme kaiuttimien kehityksen pääsuuntia nykyisessä vaiheessa (esimerkiksi viime vuosien AES-kongressien materiaalien perusteella), voidaan tunnistaa seuraavat trendit:
- uusien parametrien ilmaantuminen, jotka korreloivat paljon paremmin kuuloaistin kanssa,
- uuden digitaalisen metrologian luominen, joka mahdollistaa laajempien parametrien mittaamisen esteettömissä tiloissa,
- digitaalisten suodatusmenetelmien käyttö lineaaristen ja epälineaaristen vääristymien vähentämiseksi,
- etsitään tapoja luoda digitaalisia kaiuttimia,
- Mukautuvien digitaalisten prosessorien kehittäminen kaiuttimien parametrien mukauttamiseksi sen huoneen ominaisuuksiin, johon ne on asennettu.

Lisätietoja nykyaikaisten sähködynaamisten kaiuttimien suunnitteluominaisuuksista, tekniikasta ja menetelmistä vääristymien vähentämiseksi käsitellään sarjan seuraavissa artikkeleissa.

Kaikki alkoi maailmannäyttelystä Osakassa (Japanissa), jossa vuonna 1976 esiteltiin mäntätilassa toimivat ”superideaaliset” kaiuttimet koko taajuusalueella. Se oli tekninen läpimurto. Mäntätilassa säteittäisten taivutusaaltojen etenemisnopeus on niin suuri, että diffuusori liikkuu yhtenä yksikkönä koko taajuusalueella. Näillä kaiuttimilla oli tasainen taajuusvaste (35Hz -35kHz ±1,5 dB) ja epälineaariset vääristymät 1000 kertaa alhaisempi kuin psykofysiologiset havaittavuuden kynnykset.

Kuten VHS-muodossa, tuon ajan HI-FI-markkinoiden johtajien asiantuntijat työskentelivät tämän kehityksen parissa: Nämä ovat japanilaisia ​​yrityksiä - Sanyo ja sen akustinen osasto OTTO, - Sony, heidän kaiuttimet SS-G5, SS-G7, SS-G9 pidettiin tuolloin laatustandardina - Yamaha, jolla on suurin kokemus kupolikeskikaiuttimien valmistuksesta. Sekä joukko amerikkalaisia ​​valmistajia ja nuori (silloin) englantilainen Wilson-yritys, jonka konsepti valittiin näiden kaiuttimien pohjaksi.

Näyttelyssä tämä akustiikka esiteltiin Fisher-brändillä. Sanyo-konserni osti hiipuvan yrityksen, tällaisten kaiuttimien julkaisun piti elvyttää legendaarinen tuotemerkki. Euroopassa ja Yhdysvalloissa niitä kutsuttiin Fisher 1200 Studio Standardiksi (STE 1200), Japanin kotimarkkinoille - OTTO SX-P1.

Kotimaisten "superideaalisten" kaiuttimien historia alkoi klo kansainvälinen konferenssi vuonna 1977 Länsi-Saksassa. Yksi osallistujista oli NLKP:n keskuskomitean korkea-arvoinen jäsen, musiikin ystävä ja laadukkaan musiikin ystävä. Konferenssin lopun vastaanotossa hänen huomionsa kiinnitti epätavallisen mukaansatempaava ja ”elävä” musiikki. Edustajamme oli kiinnostunut äänilähteestä - se oli Fisher 1200 Studio Standard. Englannin edustaja vitsaili, että Neuvostoliitossa ei ohjuksia ja sukellusveneitä lukuun ottamatta voinut tehdä muuta... Neuvostoliiton valtuuskunnan palattua Moskovaan saapui lähetys - Fisher 1200 Studio Standard. Se oli lahja saksalaisilta ystäviltä.

Puolueen keskuskomitean seuraavassa kulutustavaroiden kehittämistä käsittelevässä raportissa todettiin, että NLKP:n keskuskomitean tulevaa kongressia varten esitellään ja otetaan tuotantoon uudet, mäntätilassa toimivat, monimutkaisuusluokan korkeimman luokan kaiuttimet. Sillä välin Fisher 1200 Studio Standard purettiin ja tutkittiin.

Tehtävä annettiin Neuvostoliiton elektroniikkateollisuuden ministeriön johtaville suunnittelutoimistoille ja radiotekniikan yrityksille. Mutta huolimatta ponnisteluista ja käytetyistä resursseista kukaan ei onnistunut tekemään edes prototyyppiä. Huolimatta työpaikkojen menettämisen pelosta johtajat ilmoittivat yksimielisesti, ettei Neuvostoliiton teollisuudella ollut tällaista teknologiaa ja että se oli kaksikymmentä vuotta jäljessä ulkomaisesta kehityksestä. Neuvostoliiton sotateollisuus, kuten tiedetään, oli päinvastoin maailman edellä. Englantilaisen edustajan vitsi oli perusteltu.

Sitten projekti annettiin Moskovassa sijaitsevalle NPO "Thoriumille", joka tuotti tuolloin komponentteja ydinsukellusveneisiin. Jossa vuoden 1980 loppuun mennessä prototyyppejä luotiin. Ja kaksi vuotta myöhemmin aloitettiin kaiuttimien massatuotanto, nimeltään Electronics 100AC 060. Säästöjä ei syntynyt, kustannuksia ei otettu huomioon. Esimerkiksi äänikelat ja dynaamisten päiden magneettijärjestelmät suunniteltiin ottaen huomioon vastaavien suodatinosien resistanssi ja niiden vaikutus Thiel-Small-parametreihin. LF-hajottimet valmistettiin tarkkuuslaitteilla - nikkeliseos ruiskutettiin erityisille vaahtomuotteille, jotka asetettiin korkean lämpötilan uuniin, jossa nikkeli vaahdotettiin tiukasti määriteltyyn rakenteeseen. Tarra kiinnitettiin sitten käsin alumiinifolion nikkelipohjaan. Keskialueen pään kupoli rakennettiin safiirin ulkokerroksilla alumiinisubstraatille erityisessä kammiossa. HF-emitterissä oli rengasmainen kalvo, jonka ohuimmat raot saatiin laserilla ja kehyksettömällä alumiinikelalla. Kaikki kaiutinkorit olivat korkeapainevalettua alumiiniseosta ja niissä oli massiiviset pohjat. Monilink- lineaariset vaihesuodattimet eivät vain suodattaneet signaalia, vaan myös kompensoivat päiden reaktanssia ja niiden aika-taajuuspoikkeamia. Viisikerroksisten rungon seinien tärinän vaimentamiseen prototyypeissä käytettiin samoja materiaaleja kuin ydinsukellusveneissä.

Seuraavaksi käynnistettiin 7 muun kaiutinmallin tuotanto, joista suosituimmat olivat. Uusien mallien suurin haittapuoli oli samojen basso- ja keskitaajuuspäiden käyttö pienikokoisissa koteloissa, mikä vaikutti ääneen pääasiassa äänisignaalin basso- ja keskibassoalueella.

Monimutkaisen tuotantoprosessin ja suuren virheprosentin vuoksi näitä kaiuttimia valmistettiin pieniä määriä noin 1000 paria vuodessa. Yhden 100AC:n hinta vähittäismyyntiverkostossa oli 540 ruplaa ja valmistuskustannukset kaksi ja puoli kertaa suuremmat, hintaeron yritykselle tietysti valtio maksoi ylimääräisenä.

Ensimmäisten tuotantonäytteiden julkaisun jälkeen suoritettiin vertailevia subjektiivisia tutkimuksia, jotka suoritettiin yhdessä Leningrad House of Radion ja Melodiya-yhtiön kanssa, joihin suunnittelijoiden lisäksi osallistuivat ammattiäänimiehet ja muusikot. Koe-esiintymiseen valittiin tuon ajan parhaat ulkomaalaiset puhujat (Wilson, Onkyo, JBL, Yamaha, Diatone, Sony, Kef, Tannoy, Technics jne.), mutta alkuperäisiä Fisher-kaiuttimia ei koe-esiintymisessä ollut. Koe-esiintymisessä Electronica osoitti hyviä tuloksia, ja kehittäjät juhlivat voittoaan. Heidän soundinsa luonnehdittiin selkeäksi, yksityiskohtaiseksi, kohtalaisen analyyttiseksi, hyvällä artikulaatiolla ja dynamiikalla. Myös hyvin piirretty kohtaus ja äänikuvien luonnollinen esitys pantiin merkille. Käytetty polku koostui putkivahvistinlaitteista, ja lähteinä kelasta kelaan dekit ja vinyylisoittimet. Myöhemmin, digitaalisten formaattien käyttöönoton jälkeen, jotkut audiofiilit totesivat näiden kaiuttimien äänen ankaraksi, jossa oli lievä metallinen sävy. Toiset pitävät näitä kaiuttimia edelleen laatustandardina ja luonnollisen äänen lähteenä. Tällaiset melko päinvastaiset mielipiteet johtuvat todennäköisimmin näiden kaiuttimien monimutkaisesta impedanssista ja suhteellisen korkeasta itseinduktiivisesta emf:stä, mikä voi johtaa vaikeuksiin transistorivahvistimen valinnassa.

Ei ollut sattumaa, että Fisher-kaiuttimet koe-esiintyivät: 70-luvun lopulla niiden tuotanto lopetettiin kokonaan eikä ideaa jatkettu. Markkinasuhteet eivät voi kärsiä tappioita niin monimutkaisen ja korkean teknologian tuotteen valmistuksesta. Akustiikan vähittäismyyntihinta ei oikeuttanut kustannuksia ja tuotantoa rajoitettiin.

Joitakin tietoja RuNetistä:

Muutamia asioita, joita kehittäjämme eivät voineet saavuttaa (verrattuna Otto SX-P1/Fisher STE 1200:een):

1. Kotelon seinämien paksuus on 20 mm vs. 30 mm; materiaali: tavallinen lastulevy vs. erikoiskomposiitti. Lastulevy.

2. Magneetit eivät vastanneet parametreja, LF:ssä ja MF:ssä piti jopa liimata kaksi magneettia yhteen, mikä huonontaa magneettikentän pitoisuutta raossa.

3. Otton matalataajuisella diffuusorilla on suurempi jäykkyys ja pienempi paino hienomman nikkelirakenteen ja alkuperäisen seoksen ominaisuuksien ansiosta. Hajottimen reunassa, johon ripustus on kiinnitetty, ei ole edes pahvijäykisteitä.

4. Suurempi jäykkyys mahdollisti jäykän kankaisen jousituksen asentamisen kyllästetyllä tavalla, mikä pienensi laatutekijää, mikä antoi suuremman herkkyyden samalla resonanssitaajuudella.

5. Kaikkien kaiuttimien käämit ovat 2-kerroksisia, kierretty litteällä langalla, mukaan lukien kehyksetön HF-kela, kierretty litteällä alumiinilangalla. Keski- ja bassokaiuttimien kehykset on valmistettu alumiinista ja liimattu metallihajottimiin lämmönkestävällä lämpöä johtavalla liimalla. Tämän seurauksena diffuusorit toimivat jäähdytyselementtinä, jäähdyttimenä, mikä mahdollistaa lineaarisen impedanssin saavuttamisen erittäin laajalla tehoalueella. 100AC:ssamme käytetään tavanomaisia ​​keloja, jotka on kierretty pyöreällä langalla ja vain alumiinifoliolla peitetty paperikehys.

6. SX-P1:n keskialueen diffuusori on valmistettu 3-kerroksisesta hapetetusta alumiinista, jokaisella kerroksella on erilaiset jäykkyys/paino/vaimennusparametrit. 100AC – 1 kerros alumiinioksidia, saman paksuinen.

7. 100AC:n HF ei ole valmistettu lainkaan alumiinioksidista, vaan tavallisesta elintarvikealumiinista, vain korkeassa lämpötilassa puristettuna. Rengas (hajotin ei ole kupoli, vaan rengas molemmille kaiuttimille) osoittautui jäykiksi, mutta hauraaksi, mikä ei sallinut leikkausten tekemistä kalvon poimutukseen. Ottossa rengas, kuten HF, on valmistettu alumiinioksidista, jossa on rakoja ja kalvon poimutuksen erityinen vaimennuspinnoite, joka mahdollistaa taajuusalueen laajentamisen radiotaajuutta kohti, resonanssitaajuuden pienentämisen, dynamiikan lisäämisen, ja poista 100AC:lle luontaiset metalliset sävyt.

8. Suodattimet on valmistettu audiofiilisistä komponenteista, johdotettu suurilla poikkileikkauksilla kaapeleilla ja kullatuilla liittimillä.

9. "Kallis" ulkoinen viimeistely (eebenpuuviilu).

Ensin pisteytetään i-kirjaimet ja ymmärretään terminologia.

Elektrodynaaminen kaiutin, dynaaminen kaiutin, kaiutin, suoran säteilyn dynaaminen pää ovat erilaisia ​​nimiä samalle laitteelle, joka muuntaa äänitaajuuden sähköiset värähtelyt ilmavärähtelyiksi, jotka havaitsemme äänenä.

Olet nähnyt äänikaiuttimia tai toisin sanoen suoran säteilyn dynaamisia päitä useammin kuin kerran. Niitä käytetään aktiivisesti kulutuselektroniikassa. Se on kaiutin, joka muuntaa äänivahvistimen lähdössä olevan sähköisen signaalin kuuluvaksi ääneksi.

On syytä huomata, että tehokkuus (kerroin hyödyllistä toimintaa) äänidynamiikka on hyvin alhainen ja on noin 2 – 3 %. Tämä on tietysti valtava miinus, mutta toistaiseksi mitään parempaa ei ole keksitty. Vaikka on syytä huomata, että sähködynaamisen kaiuttimen lisäksi on olemassa muita laitteita, joilla äänitaajuuden sähköiset värähtelyt muunnetaan akustisiksi värähtelyiksi. Näitä ovat esimerkiksi sähköstaattisia, pietsosähköisiä, sähkömagneettisia kaiuttimia, mutta sähködynaamisia kaiuttimia käytetään laajalti elektroniikassa.

Miten kaiutin toimii?

Ymmärtääksesi kuinka sähködynaaminen kaiutin toimii, katsotaanpa kuvaa.

Kaiutin koostuu magneettijärjestelmästä - se sijaitsee takapuolella. Se sisältää sormuksen magneetti. Se on valmistettu erityisistä magneettiseoksista tai magneettikeramiikasta. Magneettinen keramiikka ovat erikoispuristettuja ja "sintrattuja" jauheita, jotka sisältävät ferromagneettisia aineita – ferriittejä. Magneettijärjestelmä sisältää myös terästä laipat ja terässylinteri nimeltään ydin. Laipat, ydin ja rengasmagneetti muodostavat magneettipiirin.

Ytimen ja teräslaipan välissä on rako, johon muodostuu magneettikenttä. Kela asetetaan rakoon, joka on hyvin pieni. Kela on jäykkä sylinterimäinen runko, johon on kierretty ohut kuparilanka. Tätä kelaa kutsutaan myös Äänikela. Puhekelan kehys on kytketty diffuusori- se sitten "työntää" ilmaa luoden ympäröivän ilman puristamista ja harventumista - akustisia aaltoja.

Hajotin voidaan valmistaa eri materiaaleista, mutta useammin se on valmistettu puristetusta tai valetusta paperimassasta. Tekniikat eivät pysy paikallaan ja käytössä on muovista, metalloidusta paperista ja muista materiaaleista valmistettuja diffuusoreita.

Jotta äänikela ei koskettaisi kestomagneetin sydämen seiniä ja laippaa, se asennetaan tarkalleen magneettiraon keskelle käyttämällä keskitysaluslevy. Keskitysaluslevy on aallotettu. Tämän ansiosta äänikela voi liikkua vapaasti raossa koskematta sydämen seiniin.

Hajotin on asennettu metallirunkoon - kori. Hajottimen reunat ovat aallotettuja, mikä mahdollistaa sen vapaan värähtelyn. Hajottimen aallotetut reunat muodostavat ns yläjousitus, A alempi jousitus- Tämä on keskitysaluslevy.

Ohut johdot äänikelasta tuodaan ulos diffuusorin ulkopuolelle ja kiinnitetään niiteillä. Ja diffuusorin sisäpuolella on kierretty kuparilanka kiinnitetty niiteihin. Seuraavaksi nämä moniytiset johtimet juotetaan terälehtiin, jotka on asennettu metallirungosta eristettyyn levyyn. Kosketinlehdistä johtuen, joihin äänikelan moniytimiset johdot on juotettu, kaiutin on kytketty piiriin.

Miten kaiutin toimii?

Jos siirrät muuttujan kaiuttimen äänikelan läpi sähköä, silloin kelan magneettikenttä on vuorovaikutuksessa kaiuttimen magneettijärjestelmän jatkuvan magneettikentän kanssa. Tämä aiheuttaa sen, että äänikela joko vedetään rakoon kelan virran toisessa suunnassa tai työnnetään ulos siitä toisessa. Äänikelan mekaaniset värähtelyt välittyvät diffuusoriin, joka alkaa värähdellä vaihtovirran taajuudella, jolloin syntyy akustisia aaltoja.

Kaiuttimen nimi kaaviossa.

Ehdollinen graafinen merkintä dynamiikka on seuraava.

Nimen viereen kirjoitetaan kirjaimet B tai B.A. , ja sitten kaiuttimen sarjanumero piirikaaviossa (1, 2, 3 jne.). Kaavion tavanomainen kuva kaiuttimesta välittää erittäin tarkasti sähködynaamisen kaiuttimen todellisen suunnittelun.

Äänikaiuttimen perusparametrit.

Äänikaiuttimen tärkeimmät parametrit, joihin sinun tulee kiinnittää huomiota:

Mutta aktiivisen vastuksen lisäksi äänikelalla on myös reaktanssi. Reaktanssi muodostuu siitä, että äänikela on itse asiassa tavallinen kela ja sen induktanssi vastustaa vaihtovirtaa. Reaktanssi riippuu vaihtovirran taajuudesta.

Äänikelan aktiivisuus ja reaktanssi muodostavat äänikelan kokonaisimpedanssin. Se on merkitty kirjaimella Z(niin sanottu, impedanssi). Osoittautuu, että kelan aktiivinen vastus ei muutu, mutta reaktanssi muuttuu virran taajuudesta riippuen. Järjestyksen tuomiseksi kaiuttimen puhekelan reaktanssi mitataan kiinteällä 1000 Hz:n taajuudella ja tähän arvoon lisätään kelan aktiivinen vastus.

Tuloksena on parametri, jota kutsutaan nimellisiksi (tai täydeksi) sähkövastusÄänikela. Useimmille dynaamisille päille tämä arvo on 2, 4, 6, 8 ohmia. Saatavilla on myös kaiuttimia, joiden impedanssi on 16 ohmia. Yleensä tämä arvo ilmoitetaan maahantuotujen kaiuttimien kotelossa, esimerkiksi näin - 8Ω tai 8 ohmia.

On syytä huomata, että kelan kokonaisvastus on jossain 10-20 % suurempi kuin aktiivisen. Siksi se voidaan määrittää melko yksinkertaisesti. Sinun tarvitsee vain mitata äänikelan aktiivinen vastus ohmimittarilla ja lisätä tuloksena olevaa arvoa 10 - 20%. Useimmissa tapauksissa vain puhtaasti aktiivinen vastus voidaan ottaa huomioon.

Äänikelan nimellissähkövastus on yksi tärkeimmistä parametreista, koska se on otettava huomioon vahvistinta ja kuormaa (kaiutinta) sovitettaessa.

Taajuusalue on äänitaajuuksien alue, jonka kaiutin pystyy toistamaan. Mitattu hertseinä (Hz). Muistakaamme, että ihmiskorva havaitsee taajuuksia alueella 20 Hz – 20 kHz. Ja tämä on vain erittäin hyvä korva :).

Mikään kaiutin ei pysty toistamaan tarkasti koko kuultavaa taajuusaluetta. Äänentoiston laatu poikkeaa silti vaaditusta.

Siksi äänitaajuuksien kuuluvuusalue jaettiin perinteisesti kolmeen osaan: matalataajuinen ( LF), keskitaajuus ( keskialue) ja korkea taajuus ( HF). Joten esimerkiksi bassokaiuttimet toistavat parhaiten matalia taajuuksia - bassoa ja korkeataajuuksia - "kitistaa" ja "soittoa" - siksi niitä kutsutaan diskanttikaiuttimiksi. Siellä on myös täyden alueen kaiuttimet. Ne toistavat lähes koko äänialueen, mutta niiden toistolaatu on keskinkertainen. Voitamme yhdessä asiassa - katamme koko taajuusalueen, häviämme toisessa - laadussa. Siksi laajakaistakaiuttimet rakennetaan radioihin, televisioihin ja muihin laitteisiin, joissa joskus ei vaadita korkealaatuista ääntä, vaan tarvitaan vain selkeä ääni ja puhe.



Korkealaatuista äänentoistoa varten basso-, keskiäänikaiuttimet ja diskanttikaiuttimet on yhdistetty samaan koteloon ja varustettu taajuussuodattimilla. Nämä ovat kaiutinjärjestelmiä. Koska jokainen kaiutin toistaa vain osan äänialueesta, kaikkien kaiuttimien kokonaistyö parantaa merkittävästi äänenlaatua.

Tyypillisesti bassokaiuttimet on suunniteltu toistamaan taajuuksia 25 Hz - 5000 Hz. Bassokaiuttimessa on yleensä suuri halkaisijaltaan kartio ja massiivinen magneettijärjestelmä.

Keskiäänikaiuttimet on suunniteltu toistamaan taajuusalue 200 Hz - 7000 Hz. Niiden mitat ovat hieman pienempiä kuin bassokaiuttimet (tehosta riippuen).

Diskanttikaiuttimet toistavat täydellisesti taajuudet 2000 Hz - 20 000 Hz ja korkeammat, jopa 25 kHz. Tällaisten kaiuttimien diffuusorin halkaisija on yleensä pieni, vaikka magneettijärjestelmä voi olla melko suuri.

Nimellisteho (W) - Tämä on äänitaajuusvirran sähköteho, joka voidaan syöttää kaiuttimeen ilman vaurioitumisen tai vaurioitumisen vaaraa. watteina mitattuna ( W) ja milliwattia ( mW). Muista, että 1 W = 1000 mW. Voit lukea lisää numeeristen arvojen lyhenteestä.

Tehon määrä, jota tietty kaiutin on suunniteltu käsittelemään, voi olla merkitty sen koteloon. Esimerkiksi näin - 1W(1 W).



Tämä tarkoittaa, että tällaista kaiutinta voidaan helposti käyttää yhdessä vahvistimen kanssa, lähtöteho joka ei ylitä 0,5 - 1 W. Tietysti on parempi valita kaiutin, jossa on jonkin verran tehoreserviä. Kuvassa näkyy myös, että nimellinen sähkövastus on ilmoitettu - 4Ω(4 ohmia).

Jos käytät kaiuttimeen enemmän tehoa kuin mihin se on suunniteltu, se toimii ylikuormituksen kanssa, alkaa "vinnata", vääristää ääntä ja epäonnistuu pian.

Muistakaamme, että kaiuttimen tehokkuus on noin 2 – 3 %. Tämä tarkoittaa, että jos kaiuttimeen syötetään 10 W:n sähköteho, niin ääniaallot se muuntaa vain 0,2 - 0,3 W. Melko vähän, eikö? Mutta ihmiskorva on hyvin kehittynyt ja pystyy kuulemaan ääntä, jos säteilijä toistaa noin 1 - 3 mW akustista tehoa useiden metrien etäisyydellä siitä. Tässä tapauksessa emitteriin - tässä tapauksessa kaiuttimeen - on syötettävä 50 - 100 mW sähkötehoa. Siksi kaikki ei ole niin huonosti ja pienen huoneen miellyttävään sointiin riittää kaiuttimen syöttäminen 1 - 3 W sähkötehoa.

Nämä ovat vain kolme kaiuttimen perusparametria. Niiden lisäksi on olemassa myös herkkyystaso, resonanssitaajuus, amplitudi-taajuusvaste (AFC), laatutekijä jne.