Громкоговоритель

В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок. Вы можете улучшить статью, внеся более точные указания на источники.

Громкоговоритель — устройство для преобразования электрических сигналов в акустические и излучения их в окружающее пространство (обычно — воздушную среду). Состоит из одной или нескольких излучающих головок, которые собственно и являются источниками звука, а также акустического оформления, необходимого для более эффективного излучения звука в заданной полосе частот.

Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники), однако в отличие от громкоговорителей они не предназначены для излучения звука в открытое пространство. Громкоговоритель, выполненный в виде закрытого корпуса той или иной формы (чаще параллелепипед, куб) называется акустической системой или (неправильно) колонкой.

Классификация громкоговорителей

Виды громкоговорителей в зависимости от способа излучения звука

• Электродинамический громкоговоритель — в нём источником механических колебаний диффузора является лёгкая катушка, движущаяся в поле мощного магнита.
• Электростатический громкоговоритель — основан на электростатическом взаимодействии тонких мембран, между которыми приложено высокое напряжение
• Пьезоэлектрический громкоговоритель — основан на пьезоэффекте.
• Электромагнитный громкоговоритель — в нём диффузор из магнитных материалов движется под действием магнитного поля электромагнита
• Ионофон — схема без диффузора, в которой колебания воздуха возникают под действием электрического заряда
• Громкоговорители на базе динамических головок специальных видов (магнепланарных, изодинамических, ленточных, ортодинамических, излучателях Хейла)

Функциональные виды громкоговорителей

• Акустическая система — громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, имеет высокие характеристики звуковоспроизведения; основная статья — Акустическая система
• Абонентский громкоговоритель — громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания; основная статья — Абонентская радиоточка
• Концертный громкоговоритель — имеет большую громкость в сочетании с высоким качеством звукопередачи
• Громкоговорители для систем оповещения и систем озвучивания помещений (громкоговорители этих систем похожи по назначению, несколько отличаются громкостью и качеством звуковоспроизведения)
  • Настенный громкоговоритель
  • Потолочный громкоговоритель
  • Панельный громкоговоритель
• Уличный громкоговоритель — имеет большую мощность, обычно, рупорное исполнение, в просторечии «колокол»
• Специальные громкоговорители для работы в экстремальных условиях — противоударные, противовзрывные, подводные
• Другие специальные виды громкоговорителей

• Громкоговорители разного назначения
• 

  Акустическая система

• 

  Абонентский громкоговоритель

• 

  Уличные громкоговорители

Классификация по другим признакам

• Однополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в одном и том же диапазоне частот
• Многополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот
• Диффузорный громкоговоритель
• Рупорный громкоговоритель — громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор
• Громкоговоритель непосредственного излучения

Рупорные громкоговорители

Автомобильный компрессионный рупорный ВЧ-громкоговоритель Hertz ST 25

Устройство рупорного громкоговорителя, применяющегося в мегафонах и уличных системах оповещения

Рупорные громкоговорители чаще всего применяется в случаях, когда требуется большая громкость но не требуется высокого качества звука — в таком случае достаточно просто создать рупорный громкоговоритель небольших габаритов, развивающий значительное звуковое давление при небольшой подводимой мощности (а значит — имеющий высокий КПД).

Рупорный громкоговоритель состоит из электродинамической головки прямого излучения и рупора. Чаще всего применяется в составе мегафонов, для озвучивания массовых мероприятий на открытом воздухе (в парках, на улицах и площадях), как наружное устройство для массового оповещения на производственных объектах, для излучения сигналов тревоги; сеть таких громкоговорителей имеется в распоряжении подразделений ГО и ЧС. Использовались в прошлом в многополосной акустике, преимущественно в киноиндустрии, для воспроизведения средних и высоких частот, от 1000 до 20 000 Гц, но в дальнейшем от рупорных громкоговорителей здесь отказались, так как для рупорных громкоговорителей сложно добиться высокого качества звука при небольших габаритах. Для более низких частот такие громкоговорители неприменимы, так как требуется рупор слишком большого размера.

В настоящее время рупоры с компрессионными драйверами иногда применяются и в бытовой Hi-Fi индустрии (Klipsch, Cerwin-Vega!), в сфере профессионального аудио (JBL pro), а также довольно широко распространены в нише так называемого High End Audio — эксклюзивной аудио аппаратуры для бытового пользования (Avantgarde Acoustic, Acapella Audio Arts, Cessaro), где чаще всего применяются крупногабаритные сферические рупоры на высоко- и средне-частотных диапазонах, а на низкие частоты работает активный НЧ-блок на динамических головках (хотя есть примеры полностью рупорных систем во всем диапазоне слышимых частот). Подобные изделия эксклюзивны и отличаются чрезвычайно высокой стоимостью.

История громкоговорителя

Александер Грэм Белл запатентовал первую электродинамическую головку (капсюль) как одну из составных частей своего телефона, в 1876 г. В 1878 г. конструкция была усовершенствована Вернером фон Сименсом. Никола Тесла в 1881 г. также заявил об изобретении подобного устройства, но не патентовал его. В то же время Томас Эдисон получил британский патент на систему, использовавшую сжатый воздух в качестве механизма усиления звука в его ранних валиковых фонографах (см. сирена (акустика)), но в конечном итоге установил обычный металлический рупор, колебания воздуха в котором вызывались мембраной, связанной с иглой. В 1898 г. Х. Шорт запатентовал конструкцию громкоговорителя, управляемого сжатым воздухом, и затем продал права Чарльзу Парсонсу, получившему ранее 1910 г. еще несколько британских патентов.

Несколько компаний, включая Victor Talking Machine Company и Pathe, выпускали проигрыватели, использующие головки, управляемые сжатым воздухом. Однако подобные устройства (головки косвенного излучения) нашли лишь ограниченное применение ввиду плохого качества звука и неспособностью воспроизводить звуки низкой громкости. Разновидности подобных систем использовались в звукоусилительных установках (для больших площадей, стадионов и т. п.) и значительно реже в промышленности в испытательной технике вибростенды, например, для тестирования космического оборудования на устойчивость к низкочастотным вибрациям, производимым стартующей ракетой.

Современная конструкция головки с подвижной катушкой разработана в 1898 г. Оливером Лоджем. Принцип был запатентован в 1924 г. Честером У. Райсом и Эдвардом У. Келлогом.

Первые ГД с электромагнитами были очень больших размеров, а мощные постоянные магниты — труднодоступны ввиду значительной стоимости. Обмотка электромагнита, называемая полевой, намагничивается за счет тока, проходящего по другой обмотке головки (катушке подмагничивания). Такое включение имеет двоякую роль, ибо выполняет фильтрацию напряжения, питающего усилитель, к которому подключена данная акустическая система. Проходя по обмотке, фон переменного тока усиливается; однако, частоты переменного тока стремятся промодулировать аудиосигнал, поданный на звуковую катушку и складывающийся с слышимым шумом включенного устройства звуковоспроизведения.

Качество акустических звуковоспроизводящих систем до начала 1950-х годов было сравнительно низким. Продолжающееся до сих пор улучшение дизайна корпусов и материалов привело к существенному улучшению качества звуковоспроизведения. Наиболее значительными усовершенствованиями являются: усовершенствование рамы, открытие технологии высокотемпературной адгезии, улучшение технологии изготовления постоянных магнитов, усовершенствование измерительной техники, и наконец проектирование и анализ элементов при помощи компьютера.

Низкочастотный громкоговоритель

Проектирование низкочастотных громкоговорителей (НЧ ГГ), как и всей конструкции в целом, так и их отдельных элементов, исходит из специальных требований, основные из которых следующие:

• низкочастотные ГГ, как правило, имеют более низкую чувствительность по сравнению со средне- и высокочастотными ГГ — 86—91 dB/Вт/м. В связи с этим для обеспечения необходимого звукового давления в области низких частот они должны выдерживать значительные мощностные нагрузки (до 200 Вт и более) при сохранении тепловой и механической прочности;
• сравнительно низкая резонансная частота (16—30 Гц) этих ГГ, необходима для обеспечения эффективного воспроизведения низкочастотных составляющих сигнала, требует высокой линейности упругих характеристик гибких элементов (подвеса и шайбы) при больших смещениях подвижной системы вплоть до ± 12—15 мм;
• для обеспечения «неокрашенности» звучания НЧ ГГ должны иметь, помимо малых уровней гармонических искажений, как можно более «гладкую» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) звукового давления, вплоть до верхней границы воспроизводимого ими диапазона частот (как правило, 1500—3000 Гц). Экспериментально показано, что для того, чтобы НЧ ГГ не вносил слышимой окраски в звучание акустической системы (АС) в верхней части воспроизводимого им диапазона, резонансные пики на его АЧХ должны быть не менее чем на 20 дБ ниже среднего уровня звукового давления, создаваемого АС в этой области частот.

Для удовлетворения таким требованиям при проектировании НЧ ГГ уделяется большое внимание конструктивной и технологической разработке всех элементов: подвеса, шайбы, диффузора, пылезащитного колпачка, звуковой катушки, гибких выводов звуковой катушки, магнитной цепи и диффузородержателя.

Лингвистические аспекты

• В разговорной речи громкоговорителями называют головки громкоговорителей, что не одно и то же, головку иначе можно назвать звукоизлучателем, но не громкоговорителем, хотя до 1980-х годов таких различий в терминологии не существовало.
• Динамическую головку громкоговорителя (электроакустический преобразователь) называют также «динамик». В просторечии и жаргоне словом «динамик» нередко называют и громкоговоритель целиком. В компьютерных кругах используется также выражение спикер (распространяется на динамическую головку в системном блоке)
• Для термина акустическая система существуют два устаревших синонима, которые тоже в прошлом были стандартизованы в качестве терминов — акустический агрегат и звуковая колонка.
• По крайней мере до первой половины 30-х годов наряду с термином «громкоговоритель» употреблялось и слово «говоритель».^[1]

См. также

• Электростатический громкоговоритель
• Наушники
• Абонентская радиоточка
• Микрофон
• Звук
• Звукозапись
• Акустическая система
• Параметры Тиля — Смолла
• Демпфер
• Усилитель звуковых частот
• PC-speaker

Примечания

1. ↑ Цысковский В. К. Индукторный говоритель.//Радиофронт, 1932, № 9, с. 41-42

Литература

• Павловская В. И., Качерович А. Н., Лукьянов А. П. Акустика и электроакустическая аппаратура. 2-е изд. — М.: Искусство, 1986
• Акустика. Справочник. Под ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1989.
• Корольков В. Г., Сапожков М. А. Справочник по акустике. Под общ. ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1979.
• Алдошина И. А. Электродинамические громкоговорители. — М.: Радио и связь, 1989.
• Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. — М.: Радио и связь, 1985.
• Иофе В. К., Лизунков М. В. Бытовые акустические системы. — М.: Радио и связь, 1984.
• Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками. — М.: Энергия, 1978.
• Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. — М.: Энергия, 1971.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 16122-87. Громкоговорители. Методы измерения электроакустических параметров.
• ГОСТ 12089-66. Громкоговорители рупорные общего назначения. Общие технические условия.
• ГОСТ 5961-89. Громкоговорители абонентские. Общие технические условия.
• ГОСТ 23262-88. Системы акустические бытовые. Общие технические условия.
• ГОСТ 27418-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Термины и определения.
• ГОСТ 9010-84. Головки громкоговорителей динамические прямого излучения. Общие технические условия.
• ОСТ 4.383.001-85. Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия.

Ссылки

	Громкоговоритель на Викискладе?

В Викисловаре есть статья «громкоговоритель»

• Динамические громкоговорители
• Громкоговорители. Основные виды и характеристики
• Процесс изготовления динамиков с фотографиями
• Параметры некоторых из выпускаемых в России ГД
• Нетрадиционные излучатели: обзор в восьми частях. Излучатели для громкоговорителей и наушников: динамические, ленточные, изодинамические, ортодинамические, Хейла, электростатические, плазменные, электретные.
• Lenard Education — Speaker Principles  (англ.)

Электронные компоненты

 

Пассивные твердотельные	Резистор  · Переменный резистор  · Подстроечный резистор  · Варистор  · Конденсатор  · Переменный конденсатор  · Подстроечный конденсатор  · Катушка индуктивности  · Кварцевый резонатор  · Предохранитель  · Самовосстанавливающийся предохранитель  · Трансформатор
Активные твердотельные	Диод  · Светодиод  · Фотодиод  · Полупроводниковый лазер  · Диод Шоттки  · Стабилитрон  · Стабистор  · Варикап  · Вариконд  · Диодный мост  · Лавинно-пролётный диод  · Туннельный диод  · Диод Ганна Транзистор  · Биполярный транзистор  · Полевой транзистор  · КМОП-транзистор  · Однопереходный транзистор  · Фототранзистор  · Составной транзистор · Баллистический транзистор Интегральная схема  · Цифровая интегральная схема  · Аналоговая интегральная схема Тиристор  · Симистор  · Динистор  · Мемристор
Пассивные вакуумные	Бареттер
Активные вакуумные и газоразрядные	Электронная лампа  · Электровакуумный диод  · Триод  · Тетрод  · Пентод  · Гексод  · Гептод  · Пентагрид  · Октод  · Нонод  · Механотрон  · Клистрон  · Магнетрон  · Амплитрон  · Платинотрон  · Электронно-лучевая трубка  · Лампа бегущей волны
Устройства отображения	Электронно-лучевая трубка  · ЖК-дисплей  · Светодиод  · Газоразрядный индикатор  · Вакуумно-люминесцентный индикатор  · Флажковый индикатор  · Семисегментный индикатор
Акустические устройства и датчики	Микрофон  · Громкоговоритель  · Тензорезистор
Термоэлектрические устройства	Термистор  · Термопара  · Элемент Пельтье