Главная Промышленная автоматика.

Очевидно, что некоторые элементы эквивалентной электрической схемы имеют преобладающее влияние в одной области частот, другие -в другой, поэтому целесообразно, рассматривая последовательно области низких, средних и высоких частот, вводить для каждого случая допустимые упрощения в

схему на рис. 6-26, б.

1. со<сон. При самых низких частотах сопротивление тонарма со М мало по сравнению с сопротивлением параллельно подключенной ветви, .поэтому эквивалентная схема принимает

I /77;


С2 I I




Рис. 6-26. К исследованию частотной характеристики звукоснимателя, показанного на рис. 6-25.

« - механическая схема звукоснимателя; электрические аналоги механической схемы; б - полный аналог; в - аналог для низких частот;, г - для средних частот; а - для

высоких частот.

Таблица 6-1

Наименование детали

Элемент механической схемы

Колебательная скорость элемента» отнесенная к тонарму

Примечание

Игла

с иглодержа-

VcQ

телем

Эластичный

- V -

передатчик

Пьезоэлемент

Vc2 -

V2 - Vn

Демпфер

Vr2-

- Vm

Зажим пьезо-

Vc3--

элемента

Колебательная скорость иглы относительно х<зем-ли» V

Масса тонарма

Колебательная скорость тонарма относительно «земли» Vm

ВИД, показанный на рис. 6-26, в. Ё этой области частот тонарм вместе с иглой совершает поперечные колебания, задаваемые канавкой; подвижная система звукоснимателя при этом остается в покое относительно тонарма и, следовательно, преобразования механических колебаний в электрические не происхо-

дит. Таким образом.

соМ;

(6-53)

С возрастанием частоты шунтирующее действие тонарма уменьшается и начинает проявляться влияние подвижной системы звукоснимателя. Поскольку еще рассматривается область низких частот, гибкостью передатчика и гибкостью за1срепления пьезоэлемента Съ можно пренебречь; объединяя

массы отдельных элементов т

на рис. 6-26,г. Обозначая-- =

то I

mi+m2, получаем схему имеем приведенное меха-

ническое сопротивление звукоснимателя:

/соМ

со (М + т)

(6-54)

Коэффициент механической передачи при (до резонанса)

Vn /*«Л1

низких частотах

со (М + т)

(6-55)

2. со=сон. Уравнения (6-54) и (6-55) показывают, что z и Vn/v возрастают с частотой и достигают наибольшего значения при со=сон, когда

(Он {М + т)

СОнС

Учитывая, что т<СЛ4, находим:


(М + т) с



(6-56)

Частота сон является частотой параллельного резонанса массы тонарма М и гибкости с, определяемой последовательно соединенными гибкостями пьезоэлемента Сг и закрепления

иглы Со.



На резонднсйой частоте

м ( 1




(6-57)

Выражение (6-57) показывает, что при о) = сон модуль коэффициента механической передачи \vulv\y\\, т. е. супдествует подъем частотной характеристики; отдача звукоснимателя и его приведенное механическое сопротивление здесь максимальны; оба максимума понижаются при увеличении сопротивления трения Т2.

3. сон<(осоо. При дальнейшем повышении частоы инерционное сопротивление тонарма настолько возрастает, что он может считаться неподвижным, следовательно, для этих частот из схемы на рис. 6-26, г можно изъять индуктивность М.

Тогда приведенное механическое сопротивление звукоснимателя

2 = г

(6-58)

и, так как 1/сос> com, сопротивление имеет емкостный характер, т. е. понижается с повышением частоты. Коэффициент механической передачи равен:

На частоте соо возникает резонанс подвижной сцстемы зву-коснимателя, обусловленный ее гибкостью с и массой т. Из (6-58) следует, что при резонансе соот= 1/сооС, откуда

Цри этом



mi-та \Со

(6-59)

при резонансе подвижной системы приведенное механическое сопротивление звукоснимателя минимально; игла почти не оказывает сопротивления отклоняюш.ей ее канддке, поэтому канавка и игла почти не изнашиваются.

4. со>соо. В диапазоне частот выше соо, как видно из полной эквивалентной схемы (рис. 6-26, б), можно пренебречь элементами Со и М, но следует учесть гибкость передатчика Ci и гибкость закрепления пьезоэлемента Сз. Тогда эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. 6-26, д.


\l- -

4».

0

Ш-У


Обозначая с - С2 + Сз, получаем:

z = /со (mo + mi)

1 + /COCi

(0 ni

(6-60)

1 /coq

/ r-


1 - ODCi

1 \

(6-61)

(CO С1Г2)

Уравнение (6-61) показывает наличие двух максимумов модуля коэффициента механической передачи в области высоких частот. Первый возникает вследствие резонанса массы пьезоэлемента с суммарной гибкостью пьезоэлемента и его закрепления на частоте, определяемой из условия сотг-1/сос=0 и равной


при этом z = j(Oi{mQ-{-mi)

1 +/СО1С1Г2

(6-62)

Сз l/l + (C0iCir2)2


(6-63)

Как видно из (6-63), чтобы получить \vjv\ близким к единице, следует выбрать CiO и Сз<Сс2, т. е. сделать достаточно жёсткой связь пьезоэлемента с иглой и корпусом. Второй максимум модуля коэффициента механической передачи возникает из-за резонанса между массой пьезоэлемента и гибкостями передатчика, пьезоэлемента и его закрепления; частота резонанса определяется из условия: 1-coci(сот2-1/о)с7=--=0, откуда


2 ~~ Сз

Подставляя значение щ в (6-60) и (6-61), получаем:

т, С1Г

CO2 (то + rni)

СО2С1J

С3 (Х)21 2



Таким образом, на частоте со2 йрйведенйое механическое сопротивление г и модуль коэффициента механической передачи

имеют максимум, который соответствующим подбором сопротивления демпфера гг может быть уменьшен. При дальнейшем повышении частоты отдача звукоснимателя будет падать из-за шунтирующего действия гибкости Ci. Чувствительность звукоснимателя, определяемая согласно уравнению (6-52), равна произведению Vn\v на отношение напряжения развиваемого на нагрузке звукоснимателя, к колебательной скорости пьезоэлемента v- Примем, что сопротивление нагрузки очень велико, тогда напряжение на ней можно считать равным э. д. с. пьезоэлемента. Последняя пропорциональна

11 ъ

Vn/(i>, поэтому= - , где А - ПОСТОЯННЫЙ коэффициент про-

порциональностС

Тогда чувствительность звукоснимателя

или в децибелах

20 Ig

20 Ig

20 Ig

const.

(6-64)

Таким образом, ход частотной характеристики чувствительности задается двумя функциями частоты: 1/со и t;n/. Полученные в результате проведенного анализа частотные характеристики пьезоэлектрического звукоснимателя приведены на рис. 6-27. В характеристиках реальных звукоснимателей могут наблюдаться дополнительные резонансы, обусловленные особенностями конструкции и свойствами примененных материалов.

Для частотной характеристики приведенного механического сопротивления (рис. 6-27, а) характерно наличие на краях двух основных резонансных пиков. Чтобы уменьшить износ пластинки из-за наличия этих пиков, рекомендуется их выравнивать, уменьшать и располагать за пределами рабочего диапазона частот. Минимальное значение механического сопротивления бывает в области 2000-7000 Гц.

В приведенном примере частотная характеристика чувствительности имеет тенденцию спадания с частотой примерно по закону 6 дБ/октава (рис. 6-27, г) при условии, что нагрузочное сопротивление звукоснимателя ./?н1/соСэ, где Сэ -емкость пьезоэлемента.

С уменьшением сопротивления ]?н из-за шунтирующего действия характеристика сглаживается и, если /?н*С1/соСэ во всем частотном диапазоне, то характеристика становится горизонтальной. Таким образом, подбором нагрузочного сопротивления можно управлять частотной характеристикой.

1

Аналогично тому, как нами была проанализирована работа пьезоэлектрического звукоснимателя, можно проанализировать работу звукоснимателей и других типов.

Влияние носителя на частотную характеристику звукоснимателя. Ход характеристики звукоснимателя на высоких частотах получен в предположении, что стенки канавки жесткие и игла огибает канавку на пиках модуляции. В действительности при воспроизведении записи высоких частот происходит умень-(7z шение э. д. с. звукоснимателя,


S

,1/;.,*



Рис 6-27 Частотные характеристики пьезоэлектрического звукоснимателя

Рис 6-28 Деформация иглой канавки с упругими стенками на пиках модуляции при инерционном характере силы реакции.

а поперечный разрез канавки; и™ие воспро™м сигнала из-за про-

когда радиус иглы превышает радиус кривизны канавки на пиках модуляции (рис. 3-4,в); кроме того, носитель записи обладает некоторой гибкостью, в связи с чем .давление иглы может вызвать деформацию стенок, особенно на гребнях канавки, что также умен*ьц?аетэ. д. с. Частота, при которой э. д с. звукоснимателя становится равной нулю, является его верхней гранич-

"°"во избежание заметных искажений при первом и повторных проигрываниях деформации канавки должны быть, незна. чительны и полностью исчезать после прекращения контакта

г t





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

0.0051