М.М. ЭФРУССИ. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ, М., «ЭНЕРГИЯ», 1971
11. ПРОВЕРКА ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ
Проверка акустических систем и отдельных громкоговорителей осуществляется объективным методом с помощью измерительного микрофона и субъективным методом («на слух»), который, однако, весьма эффективен. При наличии измерительного конденсаторного микрофона (МИК-6с, МК-5 или МК-6 отечественного производства или 4131, 4433 датской фирмы «Брюэль и Кьер») с усилителем, вольтметра и осциллографа, а также звукового генератора можно измерить частотную характеристику громкоговорителя по звуковому давлению. Можно проверить и наличие нелинейных искажений. К сожалению, весьма немногие имеют возможность воспользоваться указанными приборами. Гораздо легче измерить частотную характеристику напряжения на головках, работающих в разных полосах частот, и это следует сделать. Еще проще измерить полное сопротивление головки, и этим также надо воспользоваться для того, чтобы правильно выбрать коэффициент трансформации трансформатора выходного каскада усилителя низкой частоты, а при работе нескольких громкоговорителей согласовать их между собой, а также с разделительными фильтрами (при двух- или трехполосной системах). По частотной характеристике полного электрического сопротивления громкоговорителя можно точно определить основную резонансную частоту подвижной системы и качество ее подвеса; правильность настройки фазоинвертора также указывается частотной характеристикой полного сопротивления.
Рис. 68. Схема измерения полного сопротивления громкоговорителя
ЗГ—звуковой генератор; Гр — исследуемый громкоговоритель; V—вольтметр; r — дополнительный балластный резистор; R — магазин сопротивлений или отдельный резистор известного сопротивления.
Полное сопротивление измеряют в рабочем диапазоне частот каждой головки при подведении к громкоговорителю небольшого (около 0,5—1 в) напряжения от генератора звуковой частоты ЗГ или от звукоснимателя, проигрывающего измерительную граммпластинку. Измерения проводят по схеме на рис. 68 или методом замещения, когда магазином сопротивлений R устанавливают равные показания вольтметра в обоих положениях переключателя (тогда модуль полного сопротивления равен сопротивлению магазина), или с помощью закона Ома. В этом случае включают дополнительный резистор r, сопротивление которого в 25—30 раз больше, чем модуль полного сопротивления измеряемого громкоговорителя (обычно r=150 / 250 ом, мощность 2—3 вт). Магазин сопротивлений заменяют резистором R, величина которого должна быть известна и близка к предполагаемому полному сопротивлению громкоговорителя RГР. Измерив вольтметром напряжение UR на этом сопротивлении, а затем на громкоговорителе UГР, определяют его полное сопротивление при данной частоте по формуле
Изобразив результаты измерений в виде частотной характеристики (рис. 7), можно узнать частоту собственного резонанса по положению пика. Определить резонансную частоту подвижной системы громкоговорителя можно также с помощью любого электронного осциллоскопа. Осциллоскопом можно фиксировать сдвиг фаз между током через звуковую катушку и напряжением на ней. При наличии фазового сдвига на экране трубки наблюдается наклонный эллипс. С уменьшением угла сдвига фаз эллипс сужается и при отсутствии сдвига превращается в прямую линию, угол наклона и длина которой могут изменяться по сравнению с длиной и наклоном эллипса. Переход эллипса в прямую линию указывает на наступление резонанса.
Схема включения звуковой катушки любого громкоговорителя для определения резонансной частоты по сдвигу фаз показана на рис. 69. Выводы громкоговорителя Гр подключают к выходу достаточно мощного (не менее 2—3 вт) звукового генератора ЗГ через резистор г сопротивлением 200—300 ом, напряжение с которого подается на пластины горизонтального отклонения. Напряжение со звуковой катушки подается на пластины вертикального отклонения. При таком включении выход звукового генератора не должен быть заземлен, а горизонтальная развертка в осциллоскопе должна быть отключена.
Рис. 69. Определение резонансных частот по сдвигу фаз.
а — схема присоединения громкоговорителя к электронному осциллографу; б — образцы фигур на экране осциллографа для разных точек частотной характеристики полного сопротивления громкоговорителя на щите; в — то же,
в фазоинверторе.
Внизу на рис. 69 приводятся типовые частотные характеристика полного сопротивления громкоговорителя в ящике и в фазоинверторе и указываются вероятные фигуры на экране осциллоскопа для разных точек этих характеристик. При измерении полного сопротивления головки или определении по осциллоскопу частоты ее основного резонанса следует головку положить магнитной системой вниз.
Рис. 70. Схемы для отключения высокочастотной (положение 2) или среднечастотной (положение 3) головок, содержащие регуляторы уровней.
Если положить ее вниз диффузором, то воздушный объем под диффузором существенно изменит измеряемые параметры головки.
Проверка акустической системы «на слух» состоит в прослушивании какого-либо оркестрового произведения или произведения, исполняемого на рояле, когда легче всего заметить искажения. При прослушивании устанавливают, достаточно ли хорошо воспроизводятся звуки низших и высших частот, а также убеждаются в отсутствии нелинейных искажений, проявляющихся дребезжанием и хрипами при наибольших, но допустимых уровнях интенсивности звука. Проверка эффективности работы головок в разных частотных полосах несколько облегчается возможностью отключения высокочастотной головки и замены ее среднечастотной, как это показано, например, на схеме рис. 70. Здесь в первом положении сдвоенного переключателя включены все три головки. Во втором положении отключается высокочастотная головка и ее функции «возлагаются» на среднечастотную головку, на которую подается напряжение и средних и высших частот (лежащих выше первой частоты раздела). В третьем положении переключателя отключается среднечастотная головка и работают только низкочастотная и высокочастотная, последняя в области частот выше второй частоты раздела; в этом положении воспроизводятся звуки только низших и высших частот. Если частотно-амплитудную характеристику усилителя вместе с разделительными фильтрами, т.е. напряжение непосредственно на звуковых катушках громкоговорителей, не удалось измерить, то помощь проверке может оказать прослушивание громкоговорителей при питании их через разделительные фильтры от звукового генератора.
Нелинейные искажения создаются как выходным каскадом усилителя, так и громкоговорителем, причем они обычно увеличиваются с возрастанием громкости. Опасность появления искажений увеличивается в том случае, если мощность усилителя превышает мощность громкоговорителя. Чтобы определить, где создаются нелинейные искажения — в усилителе или громкоговорителе, поступают следующим образом. Выход усилителя нагружают потенциометром, сопротивлением равным номинальному сопротивлению нагрузки усилителя или близко к нему, а мощность, которую рассеивает потенциометр без перегрева, должна быть равна максимальной выходной мощности усилителя (или быть несколько больше ее). Громкоговоритель включают между движком и одним из концов потенциометра (лучше тем, который соединен с корпусом). Движком потенциометра устанавливают пониженную громкость при входном напряжении усилителя, соответствующем его максимальной мощности. Если звучание будет искаженным, то поскольку с усилителя снимается полная мощность, а громкоговоритель недогружен, наиболее вероятным виновником искажений является усилитель. Если же передача будет неискаженной, то, очевидно, искажения, замеченные при прослушивании установки, создавались громкоговорителем из-за его перегрузки или плохой центровки звуковой катушки. Причину нелинейных искажений, создаваемых усилителем, следует искать в оконечном и предоконечном каскадах.
Радикальным средством проверки и установления неисправности элемента звуковоспроизводящей установки является замена подозреваемого звена заведомо хорошим. Таким образом, предполагая неисправность громкоговорителей, следует заменить их и прослушать работу установки с хорошим громкоговорителем.
Выше была установлена необходимость использования головок с возможно более низкой частотой основного резонанса. Представляется полезным сообщить порядок работы по снижению резонансной частоты у громкоговорителей старых выпусков. Эту частоту можно снизить, уменьшив жесткость крепления подвижной системы, т. е. увеличив гибкость центрирующего диска и подвеса диффузора. Прежде всего отклеивают или отрезают (по кольцу диффузородержателя) воротник диффузора. Затем отпаивают гибкие выводы звуковой катушки и отвинчивают кольцо центрирующего диска (если таковое имеется) пли отклеивают диск от диффузородержателя. Увеличение гибкости центрирующего диска с гофрами осуществляют прорезанием трех-четырех конусообразных вырезов, расположенных равномерно по окружности; до прорезания намечают по картонному шаблону контуры отверстий. Их общая площадь должна составлять 0,4—0,5 площади гофров центрирующего диска. Сделав вырезы, иа них или на весь диск наклеивают клеем БФ-6 марлю для защиты магнитного зазора от пыли. После этого обрезают у диффузора часть краевого гофра, чтобы между ним и кольцом диффузородержателя был промежуток около 15 мм. Если при этом на краю диффузора остался гофр, то его расправляют на длине около 10 мм, чтобы к нему приклеить подвес, который делается в виде дужек из павинола или текстовинила. Для вырезания этих дужек также следует заготовить картонный шаблон; желательно иметь только четыре дужки, чтобы каждая дужка покрывала четверть длины окружности диффузора. На дужках и на краю диффузора помечают карандашом поверхности, которыми они должны быть склеены. После этого последовательно намазывают дужки клеем № 88 (диффузор не надо) и приклеивают их к отмеченному краю диффузора. Приклеив подвес к диффузору, устанавливают последний в диффузородержатель, чтобы звуковая катушка вошла в зазор. Затем укрепляют кольцо центрирующего диска и осуществляют предварительную центровку звуковой катушки (до приклейки подвеса). Потом поочередно приклеивают клеем № 88 к кольцу диффузородержателя дужки подвеса диффузора, намазывая клеем намеченные места. Для отгибания дужек перед намазыванием клеем удобно использовать зажимы "крокодил" с вставленными в них штепсельными вилочками (для веса). После приклейки подвеса окончательно центрируют звуковую катушку и закрепляют кольцо центрирующего диска. Если центрирующий диск не имеет металлического кольца и был отклеен, тогда вначале приклеивают подвес диффузора, а затем центрирующий диск (одновременно с центровкой звуковой катушки в зазоре). Затем припаиваются выводы звуковой катушки и приклеиваются опорные дужки из картона или войлока на диффузородержателе. Описанным способом удается снизить частоту основного резонанса головки в 1,5—2 раза. Если диффузор имеет трещину (разрыв), то ее лучше всего заклеить клеем-герметиком «Эластосил» или в несколько приемов залить обычным резиновым клеем. В заключение укажем, что повысить жесткость диффузора вблизи звуковой катушки и тем улучшить воспроизведение высших частот можно, покрыв поверхность диффузора радиусом около 5—7 см от звуковой катушки клеем КТ-30 или МСН-7, разведенным в бензоле или толуоле; после высыхания этот клей обладает твердостью порядка 0,9 твердости стекла.