Главная Промышленная автоматика.

Это выражение показывает, что из-за трения игла не выйдет из канавки, даже если сила реакции подвижной системы звукоснимателя нескольсо превышает прижимную силу. Тем не менее, чтобы, игла не имела тенденции подниматься вдоль одной из стенок канавки, а всегда сохраняла контакт с обеими стенками, при проектировании монофонических и стереофонических звукоснимателей вводят фактор надежности, требующий соблюдения в рассматриваемом частотном диапазоне условия

. (6-44)

Сила реакции частотно-зависима; наибольшие значения приходятся на-края частотного диапазона звукоснимателя, как это показывает рис. 6-24. В области низких частот она имеет


Рис. 6-24. Частотная характеристика силы реакции Fp подвижной системы звукоснима

теля.

а-

упругий плитуду

характер и определяется через гибкость смещения А подвижной системы

F„ = Л/c.

c=\\q и ам-

В области высоких частот сила реакции инерционна и обусловлена действующей массой m и ускорением te; подвижной системы

При использовании последних трех допустимых условий находим:

формул для предельно

Gl3w

макс*

(6-45) (6-46)

Выражая в формулах (6-45) и (6-46) прижимную cnjiy G; Н, амплитуду смещения Лмакс, м, колебательное ускорение ;аСако, м/с2 получаем гибкость с, м/Н и массу т, кг. .

Прижимная сила G является исходным показателем звукоснимателя, которым задаются, сообразуясь с радиусом иглы и допустимыми механическими напряжениями от нагрузки в материале пластинки. Затем по формулам (6-45) и (b-4b) определяют параметры подвижной системы - гибкость с, исходя из максимальной амплитуды модуляции на низких частотах Лмакс, и действующую массу m по наибольшему ускорению а "высоких частотах Wu&kc-

J70 :


Поскольку в стереозаписи максимальная вертикальная составляющая амплитуда смещения резца меньше поперечной, то вертикальная гибкость подвижной системы звукоснимателя допускается в lj5-2 раза меньше.

Прижимная сила G современных звукоснимателей выбирается в пределах 0,01-0,05 Н (около 1-5 гс); естественно, что при такой малой прижимной силе от подвижной системы звукоснимателя для огибания канавки с записью низких частот требуется большая гибкость сот 20 • 10~ до 5» 10~ м/Н (20«10~ - 5» 10~ см/дин) и вместе с тем малая действующая масса m подвижной системы для воспроизведения колебаний высоких частот: в высококачественных моделях т не превосходит 0,5мг.

Чтобы игла звукоснимателя при проигрывании не выходила из канавки, требуется не только определенная сила реакции подвижной системы в соответствии с (6-44), но и определенная сила инерции звукоснимателя в целом. Эта сила особенно заметно проявляется при выходе иглы на выводную канавку, где из-за резкого изменения шага записи масса тонарма получает большие ускорения. Она же вызывает также раскачку тонарма в горизонтальном и вертикальном направлениях из-за эксцентриситета и коробления пластинки. Преодоление этой инерционной силы возможно только при определенной прижимной силе звукоснимателя, когда

(6-47)

где М

- эквивалентная масса тонарма, приведенная к игле; т -ускорение тонарма.

По заданным G и Шт находится масса тонарма

(6-48)

Желательно М<20

г, чтобы уменьшить инерционные силы тонарма, а следовательно, и влияние на него паразитных низкочастотных колебаний, обусловленных механическими вибрациями, короблением пластинок и другими причинами.

; Перейдем к рассмотрению электрических показателей звукоснимателя.

Чувствительность и частотная характеристика отдачи звукоснимателя характеризуют преобразование механических колебаний в электрические.

Чувствительность • звукоснимателя является отношением электрического напряжения, развиваемого звукоснимателем на номинальной нагрузке, к колебательной скорости записи воспроизводимого сигнала

S = U.Jv

эф эф

(6-49)



Принято указывать чувствительность в мВ/(см/с) на частоте 1000 Гц. Для стереозвукоснимателей чувствительность определяется в каждом канале. В паспортных данных стереозвукоснимателя чувствительность приводится как среднее арифметическое чувствительностей в обоих каналах

(6-49>

1000

где ul и ur - эффективные напряжения на выходе левого и правого каналов соответственно, а iiooo - эффективное значение, колебательной скорости сигнала 1000 Гц, записанного отдельно по каждому каналу,

В зависимости от принципа преобразования и конструктивных данных звукоснимателя чувствительность находится в пре-делах примерно от десятых долей до нескольких милливольт на 1 см/С для магнитных звукоснимателей и она в десятки рщ больше для пьезоэлектрических.

Частотная характеристика отдачи звукоснимателя представляет собой выраженную в децибелах частотную зависимость отношения напряжения, развиваемого звукоснимателем на номинальной нагрузке при некоторой частоте сигнала f к напряжению на частоте 1000 Гц при воспроизведении гармонических сигналов, записанных с неизменной колебательной скоростью:

D = 20\g

(6-50>

1000

Здесь t - напряжение при частоте/; fiooo-напряжение при частоте f=1000 Гц. Таким образом, О дБ соответствует отдаче на частоте 1000 Гц.

Частотная характеристика отдачи представляет собой также и выраженную в децибелах частотную характеристику чувствительности звукоснимателя. ;

Чувствительность и частотная характеристика отдачи, а также нагрузочное сопротивление звукоснимателя являются исходными данными для расчета усилителя воспроизведения. Частотная характеристика выявляет наличие частотных искажений, которые устраняются введением соответствующих коррекций в усилителе. Кроме частотных искажений в звукоснимателе могут возникать и нелинейные искажения, обусловленные 1елинейностью его отдельных элементов, механической асимметрией и другими причинами. Сведения о применяемых методах оценки нелинейных искажений в йеханической записи-воспроизведении и о слуховом восприятии этих искажении были приведены в гл. 3.

Наряду с перечисленными показателями для стереозвукоснимателей существенны разбаланс каналов по чувствитель-


Iff-.

L-l.-

bV;,:V

.I

V :.WSi:.

Ml

-wi-

ности и их рассогласование по ходу частотных характеристик отдачи, а также переходное затухание между каналами.

Разбаланс стереока на лов по чувствительности определяется как

/)p = 201g

(6-51)

где Uu u2 - большее и меньшее напряжения (эффективные значения), измеренные соответственно на выходе одного и другого каналов при воспроизведении сигнала 1000 Гц, записанного по каждому каналу с одинаковой колебательной ско- ростью.

В стереозвукоснимателях хорошего качества допускается разбаланс не более 2 дБ.

Рассогласование стереоканалов по ходу частотных характеристик отдачи определяется как наибольшее расхождение характеристик правого и левого каналов, совмещенных на частоте 1000 чГц. Для хороших звукоснимателей оно не превышает 2 дБ.

Степень взаимного проникания сигналов между стереоканалами оценивается переходным затуханием или же ра 3 д е л е н и е м к а и а л о в, как это указ1шалось в гл. 3.

Нарушения стереоэффекта не замечается, если переходное затухание между каналами не менее 20 дБ на средних частотах и не менее 15 дБ на высоких частотах. Ниже 200 Гц проникание не имеет практического значения, так как в этой области слух слабо различает направленность звука. Приведенные цифры переходного затухания выдерживаются в стереозвукоснимателях среднего качества.

6-3. Исследование частотных характеристик звукоснимателей

Звукосниматель представляет собой довольно сложную электромеханическую систему, состоящую из ряда звеньев, каждое из которых наиболее заметно проявляет себя в соответствующей области частот в виде нежелательных резонан-сов, искажающих воспроизведение. Количество резонансных пиков в частотной характеристике звукоснимателя и их величина зависят от конструкции и выполнения звукоснимателя в целом. Однако для любого звукоснимателя характерно наличие трех резонансов - низкочастотного, высокочастотного и промежуточного.

Низкочастотный резонанс обусловлен взаимодействием массы тонарма и гибкости подвижной системы головки звукоснимателя. Высокочастотный резонанс определяется действую-щей массой подвижной системы головки звукоснимателя и гиб-.костью материала пластинки. Частоты fn и этих резонансов



ЯВЛЯЮТСЯ граничными частотами - рабочего диапазона, за пределами которого звукосниматель практически не генерирует э. д. с. Поэтому для получения протяженной частотной характеристики воспроизведения оба эти резонанса стремятся выводить за пределы области слышимых частот. Третий; про* межуточный резонанс - это резонанс между действующей массой и гибкостью подвижной системы звукоснимателя. В частотной характеристике отдачи он не проявляется; его действие выражается лишь в том, чо на частоте резонанса fn механическое сопротивление подвижной системы минимально, а следовательно, минимальна и сила реакции иглы на канавку, как это было показано на рис. 6-24.

В пределах рабочего диапазона звукоснимателя могут встречаться и. другие резонансы, обусловленные особенностями отдельных его узлов, примененными, материалами и качеством изготовления деталей и сборки всего изделия.

Для исследования звукоснимателя как электромеханического преобразователя целесообразно представить его чувствительность в виде

V Vu Vn

• - • -

- отношение колебательной скорости острия иглы к колебательной скорости записи; Уп/и -коэффициент механи-

где vjv

ческой передачи звукоснимателя, равный отношению колебательной скорости преобразующего элемента к колебательной скорости иглы; U/vu - коэффициент электромеханической связи звукоснимателя, равный отношению напряжения, развиваемого звукоснимателем на подключенной к нему нагрузке, к колебательной скорости преобразующего элемента.

Принимая для упрощения, лто острию иглы сообщается беэ потерь колебательная скорость записи воспроизводимого сигнала, т. е. Vh=v, получаем формулу (6-52) в виде

(6-527

Модуль Vu/v \ , представленный как функция частоты, определяет частотные свойства механической системы звукоснимателя, а модуль £ Уп-частотные свойства его электрической цепи.

В качестве примера рассмотрим ход частотной характеристики пьезоэлектрического звукоснимателя, используя метод электромеханических аналогий, описанный в гл. 4.

На рис. 6-25 схематически изображена подвижная система такого звукоснимателя для воспроизведения поперечной записи. Предполагается, что подвижная система смонтирована в капсуле, жестко закрепленной в тонарме. ф,

If:-

x:.

V

p

Пьезоэлектрический элемент, преобразующий механические колебания в электрические, в данном звукоснимателе работает частично на изгиб и частично на кручение. Вынужденные колебания сообщаются канавкой игле, закрепленной в иглодержателе, другой конец которого жестко связан с корпусом капсулы; масса и гибкость иглодержателя с иглой, приведенные: к концу иглы, обозначены соответственно то и Со. Колебания иглы передаются пьезоэлементу через эластичный передатчик: с массой т\ и гибкостью Си Противоположный конец пьезоэлемента через прокладку с гибкостью Сз прикреплен к корпусу капсулы.

Для подавления возможных резонансов системы служит демпфер, касающийся пьезоэлемента и вносящий активное-сопротивление Гг. Демпфер через капсулу жестко связан с тонармом, имеющим массу М.

Отметим, что масса тонарма любого звукоснимателя должна быть достаточно велика по сравнению с массой его подвижной системы, чтобы при колебаниях иглы тонарм мог оставаться неподвижным. Однако в области наиболее низких частот это условие не всегда выдерживается. При построении механической схемы звукоснимателя мы будем отсчитывать скорость всего узла подвижной системы относительно массы тонарма, а скорость последней отсчитывать относительно

точки («земли»).

Источником колебаний является канавка, задающая колебательную скорость V игле звукоснимателя. Стенки канавки предполагаются жесткими. При этом сила, приложенная к концу иглы, F=vz, где z - механическое сопротивление звукоснимателя, приведенное к игле.

Для построения механической схемы и ее электрического-аналога. составим на основании рис. 6-25 вспомогательную

табл. 6-1. <

Исходя из относительных скоростей, приведенных в табл. 6-1, соединяем элементы в\ соответствующие цепочки и узлы,, что приводит к механической схеме, изображенной на рис. 6-26, а; от нее легко перейти к электрическим аналогам (рис. 6-26,6, в, г, д), позволяющим последовательно проследить ход частотной характеристики во всем рабочем диапазоне частот.

Обращаясь к рис. 6-26,, рассмотрим поведение звукоснимателя в зависимости от частоты по двум его показателям -


Рис. 6-25. Подвижная система пьезоэлектрического звукоснимателя.

неподвижной

коэффициенту механической передачи

Vn/V

и входному

(т. е. приведенному к игле) механическому сопротивлению г,





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [28] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

0.0032