1
АУДИОТЕХНИКА
[
Анатолий Шихатов
Акустические резонаторы
Явление резонанса оказывает
влияние на все колебательные
п р о ц е с с ы
-
м е х а н и ч е с к и е ,
электрические, звуковые. А ку-
стика - одна из таких п ри кл ад -
ны х дисц ипл ин, г д е влияние
резонанса особенно ощутимо.
С нежелательными р езо н ан са-
ми приходиться бороться, по-
л езн ы е н уж но использоват ь.
Динамические головки, исполь-
зуемые в системах воспроизве-
дения звука - прим ер м ехани-
ческой колебательной системы,
работающ ей с заход о м в об-
ласть р е зо н а н с а .
Гэрман Лю двиг Ф ердинанд Гельм-
гольц (31. VIII. 1821-8.IX. 1894) - немецкий
физик, математик, физиолог и психолог,
положивший начало акустике. Он пост-
роил модель уха, позволившую изучить
характер воздействия звуковых волн на
орган слуха, решил задачу органной тру-
бы, провел исследования колебания
струн и акустических резонаторов. По-
мимо этого, Гзльмгольц занимался про-
блемами электродинамики. Он создал
колебательный контур - основу радио-
связи, под его влиянием Г. Гэрц провел
исследования, приведшие к обнаруже-
нию электромагнитных волн.
Кроме механических колебатель-
ных систем, в электроакустических
преобразователях широко исполь-
зуются акустические колебатель-
ные системы, в которых отдельные
элементы представляют собой га-
зообразную среду. Акустические
колебательные системы использу-
ются в виде полостей, каналов,
объемных резонаторов, которые в
сочетании могут образовывать
сложные устройства, по своему
действию аналогичные резонанс-
ным контурам, фильтрам и т.д. С
их помощью можно выделять или
подавлять определенные участки
звукового диапазона частот.
Поведение механических коле-
бательных систем обычно рассмат-
ривают на примере грузика на пру-
жинке. Эту же модель часто ис-
пользуют и при анализе работы
акустических систем - удобно и
наглядно.
Примером простейшей акусти-
ческой колебательной системы яв-
ляется резона-
тор Гельмголь-
ца.
Он
пред-
ставляет собой
сосуд
сф ери-
ческой формы с
открытой горло-
виной
(рис. 1).
Воздух в горло-
вине является
колеблющейся массой, а объем
воздуха в сосуде играет роль упру-
гого элемента. Разумеется, такое
разделение справедливо лишь
приближенно, так как некоторая
часть воздуха в полости обладает
инерционным сопротивлением. Од-
нако при достаточно большой ве-
личине отношения площади отвер-
стия к площади сечения полости
точность такого приближения впол-
не удовлетворительна. Основная
часть кинетической энергии коле-
баний оказывается сосредоточен-
ной в горле резонатора, где коле-
бательная скорость частиц возду-
ха имеет наибольшую величину.
Строго говоря, резонатор пред-
ставляет собой систему с распре-
деленными параметрами. Однако
если размеры резонатора малы по
сравнению с длиной волны дей-
ствующих на резонатор колебаний,
то практически можно рассматри-
вать такую систему, как систему с
сосредоточенными параметрами.
Собственная частота резонатора
Гельмгольца равна:
S
V L '
где Г - частота, Гц;
С0 - скорость звука в воздухе
(340 м/с);
Э - сечение отверстия, м2;
1_ - длина отверстия, м;
V - объем резонатора, м3.
Например, для сосуда объемом
1 л с горловиной длиной 1 см и се-
чением 1 см2 частота резонанса со-
ставит примерно 170 Гц. Обратите
внимание, что длина волны для
этой частоты составляет около 2 м,
что значительно больше характер-
ных размеров резонатора. Следо-
вательно, не может быть и речи о
стоячей акустической волне в са-
мом резонаторе. Действительно, в
полости можно возбудить только
волны, длина которых меньше ха-
рактерного размера резонатора:
Для данного при-
мера зто частоты
выше 3 кГц.
Другой вариант
резонатора - орган-
ная труба. Стоячие
волны в таком резо-
наторе возможны
лишь для тех случа-
ев, когда на длине трубы
(рис. 2)
укладывается нечетное число чет-
вертей длин волн. Соответственно,
резонансные частоты будут равны:
Я = -^ (2 р -1 ),
где р - 1, 2, 3.
..
*
L
Рис. 2
18
[
| Радиолюбитель - 1
1
/2 0 0 5
предыдущая страница 16 Радиолюбитель 2005-11 читать онлайн следующая страница 18 Радиолюбитель 2005-11 читать онлайн Домой Выключить/включить текст