Исследование динамических процессов в акустическом динамике. Часть 2

Страницы: 1 2

Глава 2. Исследования динамических процессов в акустическом динамике

2.1 Нелинейные искажения в акустических системах

Основными причинами возникновения всех видов искажений являются нелинейные колебательные процессы в элементах подвижной системы (колпачках, шайбах, подвесах, диафрагмах и т.д.) и в узле «звуковая катушка – магнитная цепь». Искажения в этом узле возникают в процессе электромеханического преобразования энергии. Известно, что механическая сила F, действующая со стороны звуковой катушки, связана с током I, протекающим через нее, следующим соотношением:
F = BlI,
Где B – индукция в зазоре магнитной цепи;
l – длина проводника;
I – сила тока в звуковой катушке.
Связь силы тока с приложенным к громкоговорителю напряжением U
описывается следующим дифференциальным уравнением:

Нелинейные искажения, возникающие в процессе электромеханического преобразования в громкоговорителях, обусловлены нелинейной зависимостью силы F от приложенного электрического напряжения U. Характер этой зависимости определяется тем, что магнитная индукция B в зазоре распределена неравномерно и несимметрично (рисунок 16). При смещении звуковой катушки вверх и вниз меняется плотность магнитного потока и соответственно величина F оказывается нелинейной функцией смещения.

В данной квалификационной работе была предпринята попытка смоделировать вышеописанные процессы с целью исследования звуковых искажений, неизбежно вызываемых ими.
В настоящее время существуют и развиваются методики численного расчета на ЭВМ распределения магнитных полей в различных конструкциях магнитных цепей и обусловленных этим нелинейных искажений. Такие методики дают возможность рассчитать влияние конфигурации магнитной цепи на распределение магнитной индукции В в ней и оценить коэффициент нелинейных искажений (КНИ), обусловленных этим распределением. Расчеты показывают, что несимметричность распределения магнитной индукции В в зазоре влияет на величину второй гармоники, а неоднородность — третьей. С целью симметризации распределения магнитной индукции В в зазоре в современных конструкциях громкоговорителей используют специальные конфигурации кернов и фланцев, принимают меры по оптимизации высоты намотки звуковых катушек и т. д. В Низкочастотных громкоговорителях обычно используют высоту намотки, примерно в 2-3 раза превышающую высоту зазора, что также позволяет уменьшить КНИ, обусловленный несимметричностью и неоднородностью распределения магнитной индукции.
Рисунок 16.Распределение магнитной индукции в зазоре сердечника

 

2.2 Метод электромеханических аналогий

В области низких частот, где размеры громкоговорителей и акустических систем существенно меньше длины звуковой волны в воздухе (например, для частоты f = 50 Гц длина волны λ = 6,8 м), для анализа процессов преобразования сигнала в громкоговорителях и акустических системах используется метод электромеханических аналогий.
Несмотря на то, что идея этого метода была предложена в 30-е годы, теория его постоянно совершенствуется, разрабатываются прикладные приложения для расчета и проектирования электроакустических преобразователей (громкоговорителей, микрофонов, телефонов и т. д.) и акустических систем (теория Small-Thiele). На базе этого метода созданы различные компьютерные программы, широко применяемые в проектировании акустической аппаратуры.
В основе метода лежит сходство уравнений колебаний механических систем и электрических цепей, позволяющее установить соответствие между элементами электрической цепи и параметрами механической системы, если она может быть представлена системой с сосредоточенными параметрами, то есть с конечным числом степеней свободы. Поскольку электродинамический громкоговоритель представляет собой электро-механо-акустический преобразователь, можно считать, что в области низких частот он содержит три типа сосредоточенных элементов: акустические, механические, электрические. Поэтому для анализа его работы могут использоваться эквивалентные акустические, механические или электрические схемы, представляющие во всех случаях электрические цепи, элементы которых соответствуют определенному типу элементов громкоговорителя (они могут с помощью соответствующих коэффициентов переводиться друг в друга).
Можно составить следующую систему взаимных аналогов, представленную в таблице 8.

 

Таблица 8.Пример системы взаимных механических и электрических
аналогов.
Метод электромеханических аналогий широко используется при анализе различных механических систем, так как электромеханические аналогии отражают физическое соответствие процессов в механической системе и эквивалентной ей электрической цепи. Например, инерция массы препятствует мгновенному изменению скорости при воздействии (прекращении) силы, равно как индуктивность препятствует мгновенному изменению тока при включении (выключении) источника э. д. с. Подобно тому, как часть колебательной электрической энергии безвозвратно расходуется (превращается в тепловую энергию) на активном сопротивлении цепи, в механической системе благодаря трению часть энергии механических колебаний превращается в тепло.
В случаях сложных механических систем с произвольным числом степеней свободы схема аналогий имеет столько же замкнутых электрических контуров, сколько и степеней свободы; при этом элементы, содержащиеся в двух соседних замкнутых цепях, следует рассматривать как элементы связи.

2.3 Обобщенная эквивалентная электрическая модель акустической системы (упрощенная)

Для исследования влияния различных параметров на основные свойства звуковоспроизводящего устройства необходимо представить электромеханическое устройство в виде эквивалентной электрической схемы.
Обобщенная эквивалентная схема электроакустического преобразователя в упрощенном варианте строится в виде четырехполюсника с электрическим входом и механическим выходом (рисунок 17) . Четырехполюсник аналогичен трансформатору с коэффициентом трансформации 1:Веln, где Веln – коэффициент электромеханической связи.

Рисунок 17. Общий вид схемы замещения электроакустического
преобразователя
Первая часть схемы, изображенной на рис.17, эквивалентна электрической части звуковоспроизводящего устройства, а вторая часть – механической. Электрическая часть эквивалентной схемы содержит генератор электрического напряжения U с внутренним сопротивлением Rg и звуковую катушку с сопротивлением Re и индуктивностью Le.
Механическая часть содержит сопротивление механических потерь Rп, сопротивление излучения Rs, гибкость подвесов подвижной системы Сп, массу

подвижной системы m, состоящую из статической массы диффузора mд, массы звуковой катушки mк и соколеблющейся массы воздуха mе.
Частотная характеристика по звуковому давлению (рисунок 18) для схемы замещения, изображенной на рисунке 17, представляет собой зависимость звукового давления р, развиваемого звуковоспроизводящим устройством, от частоты в точке, находящейся на фиксированном расстоянии от устройства по его оси.

Рисунок 18.Реальная частотная характеристика по звуковому давлению.

По оси ординат откладывается уровень звукового давления р в децибелах, а по оси абсцисс — в логарифмическом масштабе частота в герцах. Частотные характеристики можно снимать при любой подводимой к громкоговорителю мощности. Но для сравнения различных громкоговорителей частотную характеристику условились снимать при напряжении, соответствующем мощности 0,1 ват, на частоте 1000 Гц; давление измеряют на расстоянии 1 м от громкоговорителя или приводят к 1 м при измерениях на других расстояниях. Эту величину принято называть стандартным звуковым давлением рст.

Неравномерность N частотной характеристики представляет собой отношение
максимального звукового давления к минимальному и выражается в децибелах, т. е.

Частотным характеристикам присущи два вида искажений [5]: а) ограничение полосы частот;

б) пики и провалы внутри воспроизводимого диапазона частот.

Для звуковоспроизводящей аппаратуры установлено четыре класса качества воспроизведения . Частотные диапазоны для этих классов приведены в таблице 9.

Таблица 9.Частотные диапазоны для разных классов качества воспроизведения звука

 

Исследования показали также допустимость применения для достаточно разборчивого воспроизведения с речи суженного частотного диапазона: 300÷500 Гц

– 3000÷4000 Гц [5]. При ограниченном диапазоне частот наилучшее качество звучания достигается, когда частотная характеристика имеет П-образную или седлообразную (рисунок 20) форму с завалом на краях диапазона 18-24 дБ на октаву и с провалом в середине не более 8 дБ. При этом наибольшая верность воспроизведения получается, если произведение граничных частот диапазона находится в пределах 500 000-650 000 Гц² [5].

Уменьшения частотных искажений, в особенности расширения полосы

воспроизведения, можно достичь изменением параметров схемы замещения и, как следствие, изменением конструктивных или электрических параметров звуковоспроизводящего устройства, что в конечном итоге приводит к повышению качества звука. Исследование влияния изменения параметров звуковоспроизводящего устройства на уменьшение частотных искажений и есть главная цель настоящего исследования.

 

• Полная обобщенная эквивалентная электрическая модель низкочастотного громкоговорителя

Для построения схемы, более соответствующей реальному громкоговорителю, необходимо включить в нее элементы, учитывающие дополнительные электрические и механические параметры.

В полном обобщенном виде эквивалентная электрическая модель акустической системы представлена на рисунке 21.

Рисунок 21. Полная обобщенная эквивалентная электрическая модель низкочастотного громкоговорителя

Схема содержит следующие элементы:

U – источник э.д.с;

Rg – выходное сопротивление источника э.д.с;

C_AS – акустическая гибкость подвесов подвижной системы;

M_AS – акустическая масса подвижной системы;

R_AS – акустическое сопротивление подвижной системы, характеризующее активные потери в подвесах;

R_AI – акустическое активное сопротивление излучения передней стороны диффузора;

M_AI      – акустическая присоединенная масса воздуха, соколеблющегося с фронтальной частью подвижной системы;

M_AB – акустическая присоединенная масса с тыльной стороны диффузора;

C_AB – акустическая гибкость воздуха в корпусе;

R_AB   –   акустическое  активное   сопротивление  корпуса,                  характеризующее потери за счет поглощения звука на стенках и в объеме корпуса;

R_AL, – акустическое сопротивление активных потерь за счет трения при колебаниях воздуха в отверстиях и щелях ящика;

R_FI    –    активная    составляющая   сопротивления    излучения                  отверстия фазоинвертора или диафрагмы пассивного излучателя;

M_FI    –   реактивная   составляющая   сопротивления   излучения                   отверстия фазоинвертора или диафрагмы пассивного излучателя;

M – масса воздуха, колеблющаяся одновременно с тыловой поверхностью диафрагмы пассивного излучателя;

M_AP     – акустическая масса пассивного излучателя или воздуха в трубе фазоинвертора;

С_AP – акустическая гибкость подвеса пассивного излучателя;

R_AP   – акустическое сопротивление, представляющее потери на трение при колебаниях воздуха в фазоинверсной трубе или подвесе пассивного излучателя.

 

• Выбор программной среды для компьютерного моделирования

 

На данный момент разработано и функционирует большое количество компьютерных программ для моделирования и разработки электронных устройств акустических систем.

Наиболее распространенными считаются:

• NI Multisim;
• Proteus;
• OrCAD;
• Micro-Cap;
• LTSpice

 

Для моделирования эквивалентной схемы громкоговорителя была выбрана программа «Multisim 7», поскольку она обладает следующими характеристиками:

• использование компьютерных методов разработки;
• быстрое выполнение сложных и объемных работ;
• может применяться на предприятиях, в высших учебных заведениях, в домашних условиях (быту);
• высокая точность и глубокий анализ данных;
• применяется как замена дорогостоящего оборудования;
• содержит в себе большое количество моделей электронных устройств;
• программа проста в обращении и   не требует  глубоких знаний                   в компьютерной технике;
• имеет интуитивно понятный интерфейс;
• может работать  с   большим   числом   компьютерной  периферии                   и имитировать ее работу;

«Multisim 7» — это компьютерная программа от разработчика National Instruments, предназначенная для моделирования и анализа работы электрических схем.

Особенностью данной программы является возможность использования контрольно-измерительных приборов, которые по своему виду и внутренним характеристикам приближены к их реально существующим аналогам. Программа проста в изучении и практична в работе.

• Исследование линейной модели звуковоспроизводящего устройства

 

Анализ динамических процессов в схеме замещения удобно производить с помощью программной среды визуального программирования «Multisim 7». Эта среда позволяет моделировать разнообразные схемы и электрические цепи. На рисунке 22 представлена адекватная схема, включающая все основные элементы схемы замещения. Она позволяет производить анализ динамических процессов,

 

происходящих в звуковоспроизводящем устройстве. Представленный вариант схемы является линейной моделью и может быть использован только для предварительной оценки свойств реального устройства системы.

Рисунок 22. Линейная схема замещения механоакустической системы

На рисунке 23 приводятся осциллограммы импульсных характеристик, т.е. реакция схемы замещения на воздействие единичного прямоугольного импульса напряжения на входе цепи. На рисунке 23,а импульсная характеристика снята при частоте среза 10 Гц, а на рисунке 23,б – при частоте среза 100 Гц. Как видно из рисунка 23, искажения импульсной характеристики в районе частоты среза весьма заметны.

Рисунок 23. Импульсная характеристика схемы замещения

 

Как видно из осциллограммы, импульсная характеристика отличается от воздействия, как по амплитуде, так и по форме импульса. Это говорит об искажениях сигналов при прохождении через звуковоспроизводящее устройство. Как следствие, это определяет серьезные искажения звука на выходе системы. Для того, чтобы звук воспроизводился без искажений, необходимо, чтобы отклик на импульс был максимально приближен к самому импульсу.

Об искажениях импульса при прохождении через линейную цепь можно судить по частотной характеристике. Уменьшение амплитуды импульса делает участок 4 частотной характеристики более пологим, а приближение формы выходного импульса к форме входного сигнала изменяет участки 1 и 2.

В полосе пропускания, которая для выбранных параметров схемы замещения располагается в диапазоне от 10 до 100 Гц, искажения импульсной характеристики будут минимальны (рисунок 24).

 

Рисунок 24. Импульсная характеристика в полосе пропускания при частоте 50 Гц

Уменьшение частотных искажений, в особенности расширение полосы пропускания, можно достичь изменением параметров схемы замещения и, как следствие, изменением конструктивных или электрических параметров звуковоспроизводящего устройства.

Промежуточные результаты проведенного исследования:

• Изменение формы импульсной характеристики в результате изменения акустической гибкости подвесов подвижной системы.

При значении емкости конденсатора C_AS, имитирующего акустическую гибкость подвесов системы, равном 1 нФ, искажения сигнала на выходе системы будут весьма значительны (кривая 1 на рисунке 3.10). При увеличении акустической гибкости системы (C_AS =10 нФ) форма кривой выходного сигнала значительно улучшается, приближаясь к прямоугольной. Это влечет за собой улучшение качества воспроизведения звуков звуковой системой (кривая 2 на рисунке 25).

 

Рисунок 25. Изменение формы импульсной характеристики в результате изменения акустической гибкости

 

При дальнейшем увеличении величины емкости C_AS в схеме замещения форма кривой выходного сигнала резко ухудшается и звук на выходе звуковоспроизводящего устройства заметно ухудшается.

• Изменение формы импульсной характеристики при изменении акустической массы подвижной системы.

В схеме замещения звуковоспроизводящего устройства, приведенной на рисунке 3.6, акустическая масса подвижной системы имитируется с помощью дросселя M_AS, включенного в цепь источника.

Если величина индуктивности дросселя M_AS составляет порядка 10 мГн (кривая 1 на рисунке 26), то искажения переднего и заднего фронта импульсной характеристики имеют ярко выраженный экспоненциальный характер. При значении индуктивности дросселя M_AS порядка 1 Гн происходит резкое сглаживание фронтов импульсной характеристики (кривая 2 на рисунке 26), что приводит в

 

конечном итоге к существенному искажению формы выходного импульса и, как следствие, к искажению звука.Рисунок 26. Изменение формы импульсной характеристики в результате изменения акустической массы подвижной системы

 

Для получения импульсной характеристики с наименьшими искажениями необходимо, чтобы значение индуктивности дросселя M_AS составляло 30 мГн (кривая 3 на рисунке 26). Как видно из рисунка 26, при этом значении индуктивности форма импульса наиболее приближена к прямоугольной, что свидетельствует о минимальных искажениях звука.

• Изменение формы импульсной характеристики в результате изменения реактивной составляющей сопротивления диафрагмы пассивного излучателя.

Реактивная составляющая сопротивления диафрагмы пассивного излучателя имитируется посредством включения последовательно с нагрузкой индуктивности M_FI. При больших значениях этой индуктивности происходит демпфирующее воздействие на выходной сигнал, что приводит к заметному сглаживанию фронтов выходного импульса по экспоненциальному закону.

При уменьшении значения M_FI до нескольких миллигенри форма выходного импульса максимально приближается к идеальной (рисунок 27).

 

Рисунок 27. Форма выходного импульса при значении M_FI в несколько

миллигенри

 

Выводы

В результате промежуточного этапа исследований можно сделать предварительный вывод, что наибольшее влияние на искажение выходного импульса оказывает реактивная составляющая сопротивления диафрагмы пассивного излучателя. Для получения высокого качества звука эту составляющую следует уменьшать.

 

Глава 3. Постановка задачи исследования

• Наименование и область применения

Низкочастотный громкоговоритель, предназначенный для кинотеатральной аудиосистемы.

• Основание для разработки

Задание по подготовке выпускной квалификационной работы, утвержденное кафедрой киновидеоаппаратуры.

• Цель и назначение разработки

Целью разработки является исследование нелинейных процессов динамической головки с целью выявления влияния параметров системы на качество звуковоспроизведения.

В выпускной квалификационной работе предполагается выполнить:

• обзор существующих моделей звуковоспроизводящих устройств,
• выбор прикладной   компьютерной   программы   для                моделирования нелинейных процессов в звуковоспроизводящем устройстве,
• построение нелинейной модели звуковоспроизводящего устройства для проведения исследований искажений импульсных звуковых сигналов,
• исследование нелинейных    искажений    импульсных    сигналов                 при прохождении через магнитную систему звуковоспроизводящего устройства,
• Анализ результатов исследования, описание характера влияния различных параметров акустической системы на качество звука.
• Источники разработки
  • Научные статьи в периодических изданиях по исследованию искажений звуковоспроизводящих систем.
  • Сайты производителей оборудования, предназначенного для кинопоказа в кинотеатрах и киноконцертных залах.
  • Литература и методические указания по данной тематике, выпущенные в СПбГИКиТ.
• Технические требования
  • Требования к параметрам аудиосистемы:

5.1.1 Bl = 4, 79 Тм,

где B — плотность магнитного потока в зазоре магнитной цепи;

l -длина части звуковой катушки, находящейся в зазоре магнитной цепи,

• f — частота входного сигнала — 81,7088 Гц;
• M_MS — механическая масса подвижной части громкоговорителя — 1,108
• C_MS – гибкость подвеса — 342,3888 м/Н;
• R_MS – механические потери в подвесе — 1,1227 кг/с;
• Qms — механическая добротность — 5,08.

 

Глава 4. Расчетно-исследовательская часть

• Расчет основных параметров схемы замещения

Основными параметрами, рассчитываемыми для эквивалентной схемы АС любого типа оформления, являются:

• акустическая гибкость подвесов подвижной системы C_AS;
• акустическая масса подвижной системы M_AS
• акустическое сопротивление активных потерь в подвесах подвижной системы R

Следует отметить, что все электродинамические громкоговорители прямого излучения и, соответственно, акустические системы на их основе, имеют чрезвычайно низкий КПД, меньше 1%. Причиной такой низкой эффективности

является, во-первых, то, что громкоговорители излучают в воздушную среду с очень

 

низким сопротивлением (в воде КПД излучателей существенно выше); во-вторых, большие мощности рассеиваются на тепло в звуковой катушке (в мощных низкочастотных громкоговорителях при большой нагрузке температура, измеренная на звуковой катушке, может достигать 300 градусов), на трение в подвижной системе и т. д. Результаты расчетов вместе с исходными данными для удобства моделирования эквивалентной схемы сведены в таблицу 10.

Таблица 10. Основные параметры эквивалентной схемы динамика

 

4.4 Нелинейная схема замещения звуковой системы

Для моделирования наиболее близкого к реальному нелинейного входного сигнала воздействие, которое подается на вход системы, следует рассматривать как нелинейную функцию, связанную с искажениями магнитного поля при

воспроизведении звуковых колебаний. Для исследований динамических процессов с учетом нелинейности входного воздействия следует в качестве объекта исследований использовать нелинейную схему замещения (рисунок 28).

Рисунок 28. Полная обобщенная нелинейная схема замещения низкочастотного громкоговорителя
В этой схеме вместо прямоугольных импульсов на вход системы подается нелинейная функция в виде произведения двух изменяющихся параметров: индукции в сердечнике B и переменного напряжения Eg.
Eg – входное напряжение источника сигнала;
B – магнитная индукция в зазоре магнитной цепи;
l – длина части звуковой катушки, находящейся в зазоре магнитной цепи;
RE – сопротивление звуковой катушки головки постоянному току;
SD – эффективная площадь диффузора;
Остальные параметры схемы аналогичны параметрам схемы, представленной на рисунке 29.
Индукция в зазоре сердечника B меняется по нелинейному закону. Общая картина изменения B показана на рисунке 30.
Рисунок 30. Общая картина изменения индукции в зазоре сердечника График изменения индукции в зазоре магнитного сердечника приведен на
рисунке 31

Рисунок 31.График изменения магнитной индукции в зазоре сердечника

Чтобы смоделировать магнитную индукцию в зазоре, применяется суммирование сигналов (прямоугольного и гармонического) с помощью элемента
«сумматор». Реализация этого моделирования представлена фрагментом схемы

Рисунок 32. Фрагмент схемы замещения, реализующий суммирование двух
сигналов.
Результатом моделирования суммы двух сигналов является график функции, показанный на рисунке 33. Как видно из рисунка 33, форма сигнала магнитной индукции адекватна полученному в результате суммирования сигналу.
Рисунок 33.График результата суммирования двух сигналов
Затем нужно смоделировать сигнал переменного напряжения Eg. Из всех моделей источников сигнала, имеющихся в программе «Multisim 7», в данном случае для моделирования Eg лучше всего подходит источник частотно- модулированного сигнала (ЧМ). Выбор именно этого источника объясняется тем,

амплитуды и переменной фазы. Переменную амплитуду конечного входного сигнала в компьютерной модели можно получить за счет перемножения сигналов (что будет сделано далее), а переменную фазу даст источник ЧМ-сигнала. Форма такого сигнала показана на рисунке 34.

Рисунок 34 – Частотно-модулированный сигнал

Таким образом, первым из двух переменных сигналов (индукция B), поданных на вход системы, будет сигнал сумматора, а вторым (напряжение Eg) – функция ЧМ-сигнала.
Далее необходимо перемножить два смоделированных ранее сигнала. Функцию перемножения в схеме замещения будет выполнять мультиплексор (рисунок 35), на вход которого будут подаваться эти два сигнала.

Рисунок 35. Мультиплексор с сумматором и частотно-модулированным источником сигнала
В компьютерной модели источник напряжения, величина которого определяется произведением двух функций, моделируется посредством источника напряжения, управляемого током (ИНУТ) (рисунок 36).

Рисунок 36. Источник напряжения управляемый током (ИНУТ)
Источник напряжения управляемый током позволяет моделировать входное воздействие в виде произведения двух стохастически изменяющихся сигналов – индукции в зазоре магнитопровода звуковоспроизводящей системы и тока в катушке. Произведение этих переменных величин определяет нелинейность воздействия, что позволяет более точно моделировать изменения входного сигнала при воспроизведении звука.

Конечный вариант эквивалентной схемы низкочастотного громкоговорителя показан на рисунке 37.
Данная усовершенствованная эквивалентная схема низкочастотного громкоговорителя, в отличие от традиционной, содержит нелинейный источник напряжения, смоделированный сигнал которого наиболее соответствует реальному сигналу на входе АС. Такое решение позволяет получить более адекватное представление о передаточной функции системы, чем в случае линейной схемы замещения.

Рисунок 37. Нелинейная эквивалентная схема низкочастотного громкоговорителя

Рисунок 38 – Отклик модели акустической системы на входной сигнал

4.5 Выводы

Как видно из рисунка 38, являющегося результатом данного моделирования, отклик системы на входной сигнал практически совпадает по форме с входным сигналом. Это говорит о малом уровне искажений на выходе АС, чего и следует добиваться с целью увеличения качества звука.

Глава 5. Управленческие и экологические аспекты проекта
5.1 Управленческие аспекты проекта
Управленческие аспекты проекта по исследование динамических процессов в акустическом динамике связаны с организацией работы команды специалистов, учетом бюджета и сроков проекта, а также контролем качества продукта. Необходимо также обеспечить коммуникацию с клиентом и наладить процесс обратной связи для учета пожеланий и требований заказчика.
Управленческие аспекты проекта:
1. Определение целей и задач проекта: перед началом работы необходимо определить, какие конкретные цели и задачи должен решить проект, чтобы получить желаемый результат.
2. Планирование: разработка плана проекта — это важный этап, на котором определяются график работ, бюджет, перечень ресурсов, ответственных за выполнение задач.
3. Финансирование: исследование динамических процессов в акустическом динамике требует финансирования, поэтому необходимо определить источники финансирования проекта.
4. Команда проекта: для успешного реализации проекта необходима слаженная работа команды, состоящей из специалистов различных областей.
5. Контроль и оценка: следующий важный этап заключается в периодическом контроле и оценке выполнения проекта, что позволит своевременно вносить коррективы в работу.

5.2 Экологические аспекты проекта
Экологические аспекты проекта по исследование динамических процессов в акустическом динамике связаны с использованием экологически чистых материалов, сведением к минимуму потребления электроэнергии и негативного воздействия на окружающую среду, а также применением таких конструктивных решений, которые могут повысить эффективность использования динамиков и

снизить уровень шума. Кроме того, необходимо учитывать возможность переработки и утилизации динамиков после их использования.
Экологические аспекты проекта:
1. Разработка и применение эффективных методов и технологий, которые могут значительно снизить экологические риски и негативное воздействие проекта на окружающую среду. Использование экологически чистых материалов, сведением к минимуму потребления электроэнергии и негативного воздействия на окружающую среду
2. Внедрение проектов по сбору, переработке и утилизации отходов, который может снизить нагрузку на экосистему и уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду. Кроме того, необходимо учитывать возможность переработки и утилизации динамиков после их использования.

3. Мониторинг экологических параметров, который позволит определить существующие или потенциальные воздействия проекта на окружающую среду и принимать необходимые меры для их устранения.
4. Привлечение государственных и частных организаций к разработке и внедрению экологически устойчивых технологий и методов, которые могут значительно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.
5. Широкие консультации и диалог с местным сообществом, чтобы обеспечить поддержку проекта и учесть мнения жителей и экспертов в формировании экологически устойчивого проекта.

Заключение

В выпускной квалификационной работе были проведены исследования влияния нелинейных электромеханических процессов в низкочастотном динамике на качество воспроизведения звука. Их исследование производилось посредством компьютерного моделирования с использованием метода электромеханических аналогий. Компьютерное моделирование дает представление о параметрах моделируемого объекта, достаточно адекватные реальным параметрам этого объекта, и позволяет исследовать свойства объектов без затрат больших материальных и временных ресурсов.
Результаты исследования показали, что линейный вариант эквивалентной схемы динамика может быть использован только для предварительной оценки свойств системы. Традиционная схема замещения динамика не учитывала нелинейные процессы, являющиеся причиной наиболее существенных искажений сигнала на выходе акустической системы, поэтому схема была усовершенствована внесением в нее нелинейного источника напряжения. Характер этого напряжения в модели более адекватен характеру входного напряжения реальной акустической системы.
Экспериментальным путем было выяснено влияние изменения значений отдельных параметров схемы на характер выходного сигнала системы.
Полученное решение позволило получить модель системы с формой выходного сигнала, достаточно близкой к форме входного, что говорит о малом количестве искажений выходного сигнала. Исходя из уточненных параметров этой эквивалентной схемы динамика, можно рассчитать реальные параметры для его непосредственного изготовления, а из графика передаточной функции системы можно получить график АЧХ, позволяющий количественно оценить искажения звука воспроизводящей системы. Учет полученных результатов при проектировании и изготовлении акустических систем в конечном итоге повышает качество воспроизводимого звука.

Апробация

Результаты, полученные в рамках выпускной квалификационной работы, были представлены в докладе на VII Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Наука. Творчество. Инновации» 13 декабря 2022 г., СПБГИКиТ. Тема «Построение схемы замещения акустического динамика».

Список использованных источников

Нормативные ссылки:

1. ГОСТ 7.32-2001 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления».
2. ГОСТ 16122-87. Громкоговорители. Методы измерения электроакустических параметров.
3. ГОСТ 23262-88. Системы акустические бытовые. Общие технические условия.
4. ГОСТ 27418-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Термины и определения.
5. ГОСТ 9010-84. Головки громкоговорителей динамические прямого излучения. Общие технические условия.
6. ОСТ 4.383.001-85. Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия.
7. ГОСТ 161122-88 Соединители низкочастотные на напряжение до 1500 В цилиндрические. Основные параметры и размеры.
8. ГОСТ IEC 60065-2011 Аудио-, видео- и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности.

Литературные источники:

9. Абросимова М.А., Вахитов Ш.Я., Смирнова Н.А. К вопросу о целесообразности и возможности формирования диффузного звукового поля в залах с системой звукоусиления //В сборнике: Инновационные технологии в медиаобразовании. материалы международной научно-практической конференции. 2016. С. 117-123. 10.Авдеев А.В., Вахитов Ш.Я. Исследование экспоненциальных и конических рупорных громкоговорителей и создание метода их проектирования//Мир
техники кино. 2011. Т. 5. № 1 (19). С. 2-6.

11. Алдошина, И.А. Высококачественные акустические системы и излучатели/ И.А. Алдошина, А.Г.Войшвилло. — М.: Радио и связь, 1985. — 168 с.
12. Алябьев С. И. Радиовещание и электроакустика [Текст]: учебное пособие для вузов; под ред. Ю.А. Ковалгина. – М.: Радио и связь, 2000.
13. Анерт В., Стеффен Ф. – Техника звукоусиления, М.: Эра, 2003 г.
14. Пат. 43044, СССР, МПК: H04R 9/06. Электродинамический громкоговоритель/ Абрамович И.В (СССР). – №159537; заявл. 23.12.34; опубл. 31.05.35. – 2 с
15. Башарин С.А., Вахитов Ш.Я., Карельский В.Ю. Повышение качества звука акустических систем на основе учета нелинейных искажений магнитного поля//Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2016. № 1. С. 52-55.
16. Башарин С.А., Карельский В.Ю., Николаева С.А. Моделирование магнитного поля в звуковом динамике// В сборнике: Актуальные вопросы развития индустрии кино и телевидения в современной России. сборник научных трудов, посвященный Году российского кино : в 2 частях. А. Д. Евменов (отв. ред.). Санкт-Петербург, 2016. С. 28-35.
17. Башарин С.А., Карельский В.Ю., Николаева С.А. Построение имитационной модели для исследования свойств звукового динамика// В сборнике: Актуальные проблемы радио- и кинотехнологий. материалы II Международной научно- технической конференции. 2018. С. 96-104.
18. Башарин С.А., Кулебакин А.И. Построение нелинейной модели звукового динамика по заданной частотной характеристике// В книге: Инновационные технологии в медиаобразовании. материалы IV Международной научно- практической конференции. Санкт-Петербург, 2020. С. 18-21.
19. Башарин С.А., Федоров В.В. Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля//учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подгот. дипломиров. специалистов 64500 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» / Москва, 2004. Сер. Высшее профессиональное образование. Электротехника

20. Башарин, С.А. Теоретические основы электротехники/ С.А. Башарин, В.В Федоров. – М.: Академия, 2013. – 94 с.
21. Вахитов Ш. Я., Ковалгин Ю. А., Фадеев А. А., Щевьев Ю. П. Акустика [Текст]: учебное пособие; под ред. профессора Ю. А. Ковалгина. –М .: Искусство – 2009.
22. Вахитов, Ш. Я. Электроакустика [Текст]: учеб. пособие – СПб.: СПбГИКиТ, 2015. – 210
23. Вахитов Ш.Я., Башарин С.А., Смирнова Н.А., Щитов И.Н. Аналитическая модель и способ расчета колебательной системы динамических преобразователей купольного типа//Фундаментальные исследования. 2015. № 7-3. С. 511-516.
24. Вахитов Ш.Я., Вахитов Я.Ш. Электромеханические преобразователи и динамические микрофоны//учеб. пособие / СПб., 2004.
25. Вахитов Ш.Я., Смирнова Н.А. Расчет и проектирование кинотеатральных громкоговорителей//Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию / Санкт-Петербург, 2000. Том Выпуск 1 Низкочастотные громкоговорители
26. Виноградова, Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками/ Э.Л. Виноградова. – М: Энергия, 1978. – 48 с.
27. Володин A.A. Роль гармонического спектра в восприятии высоты и тембра звука.
Музыкальное искусство и наука. М., 1970.
28. Выходец, А.В Радиовещание и электроакустика: Учебник для ВУЗов/ А.В. Выходец [и др.] – М.: Радио и связь 1989. – 432 с.
29. Гарбузов H.A. Музыкальная акустика. M., 1954.
30. Заграй Н.П., Михралиева А.И., Строчан Т.П. Динамическая хаpактеpистика нелинейного взаимодействия в упpугих сpедах//Технические проблемы освоения Мирового океана. 2015. Т. 6. С. 374-379.
31. Карельский В.Ю, Моделирование магнитного поля в звуковом динамике, в сб. науч. трудов, посвященных Году российского кино, часть 1/ В.Ю. Карельский, С.А. Николаева -. – Спб.: СПбГИКиТ, 2016. – С. 28-35.

32. Куценко, А.Н Методическое пособие по курсу «Электроакустика и звуковое вещание». Часть 1 «Громкоговорители»/ А.Н Куценко, М.А. Раскита – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. – 103 с.
33. Линкевич О.С., Гуревич В.Л. Акустика и звук. Аудиометрия как часть физиологической акустики//В сборнике: Приборостроение-2021. Материалы 14-й Международной научно-технической конференции. Минск, 2021. С. 102-104.
34. Литюк В.И., Литюк Л.В. Введение в основы цифрового формирования и записи/воспроизведения звуковых сигналов: Учеб. Пособие. — Таганрог: Изд-во Технологического института ЮФУ, 2007. — 53 с.
35. Меерзон Б. Я. Акустические основы звукорежиссуры [Текст] – М.: Аспект Пресс, 2004.
36. Павловская, В.И. Акустика и электроакустическая аппаратура/ В.И. Павловская, А.Н Качерович, А.П. Лукьянов – М.: Искусство, 1986. – 223 с.
37. Помпеи А., Сумбатян М.А., Тодоров Н.Ф. Компьютерные модели в акустике помещений: метод лучевых траекторий и алгоритмы аурализации//Акустический журнал. 2009. Т. 55. № 6. С. 760-771.
38. Римский-Корсаков, А.В. Электроакустика/ А.В. Римский-Корсаков. – М.: Связь, 1973. – 272 с.
39. Роберт Б., Эрик Ф., Сюань Ш. Акустическая система (изделие в целом) и корпус акустической системы (самостоятельная часть изделия)//Патент на промышленный образец RU 86375, 16.09.2013. Заявка № 2012502229 от
05.07.2012.
40. Сапожкова М. А. Справочник – Акустика. [Текст] — М.: Радио и связь; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1989.
41. Смирнова Н.А., Уваров В.К. Акустические основы построения систем озвучивания. [Текст]: Учебное пособие. – СПб.: СПбГУКиТ, 2010
42. Спектор А. Звук в театре. – М.: Издательство ACT, 2012.

43. Таранов Д.Д. Алгоритмы обработки и моделирования пространственно- временных музыкальных акустических сигналов в помещении// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. 2013 г
44. Шлычков С.В. Исследование резонансных свойств акустических панелей // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. URL: https://science- education.ru/ru/article/view?id=11560 (дата обращения: 25.05.2023).
45. Низкочастотные модели. Эквивалентные схемы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/3200472/page:5/
46. Профессиональное звуковое оборудование [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://audiosila.com
47. Понятие линейного динамического звена [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://drive.ispu.ru/elib/lebedev/3.html
48. Звукорежиссер – профессиональное издание для звукорежиссеров: официальный сайт. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.audio-producer.ru/
49. James W. Beauchamp. The sound of music: analysis, synthesis, and perception of musical sounds, chapter Analysis and Synthesis of Musical Instrument Sounds, pages 1-89. Springer, New York, 2007.
50. John M. Hajda. The sound of music : analysis, synthesis, and perception of musical sounds, chapter The Effect of Dynamic Acoustical Features on Musical Timbre, pages 250-271. Springer, New York, 2007
51. Jeffress L.A. A place theory of sound localization. J. Сотр. Physiol. Psych. 61, pp. 468-486, 1978
52. Bodden M. Binaural Modeling and Auditory Scene Analysis. IEEE Signal Processing Society, 1995 Workshop on Appl. of Signal Processing to Au- dio and Acoustics, Mohonk Mountain House, New Paltz, NY, 1995.
53. Lewers T. A combined beam tracing and radiant exchange computer model of room acoustics», Applied Acoustics, vol.38, pp. 161-178, 1993.

Страницы: 1 2