Иофе В. К., Лизунков М. В. Бытовые акустические системы. — М.: Радио и связь, 1984.
РАЗДЕЛ 5. ИСКАЖЕНИЯ
Преобразование одного вида энергии в другой, в частности электрической в акустическую, практически не происходит без искажений. Основными видами искажений являются: амплитудно-частотные (АЧИ), фазово-частотные (ФЧИ), переходные (ПИ), которые могут быть определены через первые два, нелинейные (НИ).
Сущность АЧИ заключается в том, что преобразователь воспроизводит электрические сигналы разной частоты неодинаково. Например, при подведении напряжения 1 В на частоте 100 Гц к данному преобразователю он будет развивать на расстоянии 1 м по его оси звуковое давление 0,1 Па, а при подведении напряжения 1 В, но на частоте 1000 Гц он будет развивать звуковое давление 0,2 Па. Амплитудно-частотные искажения легко определяются по амплитудно-частотной (АЧХ) или чаще для краткости называемой частотной характеристике, где по оси абсцисс откладывается (как правило, в логарифмическом масштабе) частота, а по оси ординат также в логарифмическом масштабе (в децибелах) развиваемое звуковое давление в определенной точке пространства в при заданном режиме подведения напряжения к преобразователю, например при неизменном напряжении на всех частотах. Бланки АЧХ стандартизованы ГОСТ
16122—78 (рис. 14) и стандартом МЭК (рис. 15). Мерой АЧХ является ее неравномерность. Так, представленная на рис. 14 осевая АЧХ имеет неравномерность 15 дБ в диапазоне 40—20 000 Гц. Причинами АЧИ являются частотные зависимости сопротивления излучения и механических сопротивлений элементов преобразователя и их комбинаций, а также зависимость от частоты электрического входного сопротивления преобразователя.
Сущность ФЧИ заключается в том, что сдвиг фазы между подводимым электрическим напряжением и развиваемым преобразователем звуковым давлением отличен от равномерно растущего с частотой сдвига фаз звукового давления между двумя точками поля, находящимися на разных расстояниях от естественного источника. Действительно, как следует из (13), сдвиг фазы пропорционален частоте и расстоянию от источника. Нарушение этой зависимости в преобразователях при излучении ими звука обусловливается, по существу, теми же причинами, которые имеют место при АЧИ.
Переходные искажения заключаются в том, что при подведении к преобразователю переменного напряжения излучаемое им звуковое давление не сразу достигает постоянного значения, а нарастает постепенно и не сразу спадает до нуля при выключении подводимого напряжения. Причины переходных искажений — инерция и упругость элементов преобразователя ПИ. Переходные искажения и ФЧИ отечественными стандартами не нормируются.
Нелинейные искажения проявляются в том; что при подведении к преобразователю напряжения одной или нескольких частот в излучаемом им звуке кроме составляющих этих частот появляются еще и другие. Эти частоты могут быть кратными подводимым частотам (гармоники), или в целое число раз меньше их (унтертоны или субгармоники), или являться суммой или разностью подводимых частот. В последнем случае говорят об интермодуляционных искажениях. Причинами НИ является то, что смещения, скорости, ускорения элементов преобразователя под воздействием приложенных к ним сил становятся непропорциональными приложенным силам, что вызывается их нелинейной зависимостью. По своей величине НИ оцениваются, во-первых, суммарным коэффициентом гармоник
. (24)
где р1 — звуковое давление на частоте подводимого напряжения; р2, р3 — звуковые давления в излученном звуке на частотах 2f1, 3f1 и т. д.
Кроме суммарного коэффициента гармоник часто НИ оцениваются характеристическим коэффициентом гармоник, который отличается от суммарного коэффициента гармоник тем, что в (24) значение р1 заменяется рср [см. (25)].
Другим видом оценки НИ являются коэффициенты интермодуляционных искажений, определяемые при подведении к преобразователю частот f1 и f2 как
где рf2 — звуковое давление на частоте f2; pf2-f1, pf2+f1, pf2-2f1, pf2+2f1 — соответственно звуковые давления на частотах, указанных в индексах.
Общий коэффициент интермодуляционных искажений
.
Следует заметить, что наибольшего значения НИ достигают при увеличении подводимой к преобразователю мощности до предельно допустимой.
Близким НИ видом искажений являются дребезжание и призвуки. И те и другие хорошо ощущаются при подведении к преобразователю синусоидального напряжения постепенно изменяющейся частоты.
