Рупорные громкоговорители — один из самых популярных способов получения относительно дешевого звука за пределами здания, хотя в некоторых случаях они используются и внутри очень просторных помещений. Они позволяют эффективно передавать звук на большой площади. Рупорные громкоговорители отлично подойдут для различного рода выступлений или обращений.
Благодаря рупорной конструкции утсройство воспроизводит громкий и чистый звук, который слышен на большем расстоянии, чем через стандартные динамики.
Рупорные громкоговорители являются частью повседневной жизни во всех вариантах технологии звукоусиления. Полоса пропускания этого типа громкоговорителей варьируется от небольших рупоров с подключением на 100 В для усиления звука на платформах и заводских цехах до больших рупоров для стадионов с несколькими путями и мощностью в диапазоне кВт. Однако именно более мелкие представители среди рупорных громкоговорителей ежегодно устанавливаются тысячами в общественных местах, на площадях, на остановках и промышленных предприятиях.
Рупорный динамик: определение
С акустической точки зрения рупор представляет собой линию с постоянным изменением поперечного сечения. Звукоусиливающий эффект рупора известен давно. В древние времена выдолбленные рога животных использовались в качестве сигнальных рожков, а ко многим инструментам приделывали воронки. На заре технологий звукоусиления рупорный громкоговоритель был единственным способом достижения высокого уровня звукового давления с помощью громкоговорителей с очень низкой электрической мощностью.
Основной принцип рупорного динамика основан на повышении радиационной стойкости мембраны динамика. Мембрана поршня, установленная в перегородке, которая предполагается бесконечно протяженной, заставляет молекулы воздуха быстрее двигаться по ее поверхности за счет ее отклонения. Какая акустическая мощность излучается, зависит от действительной части сопротивления излучения, сравнимой с приложенным электрическим током для резистора.
Рупорная воронка теперь вызывает преобразование импеданса. Это увеличивает действительную часть сопротивления излучения и, следовательно, также излучаемую акустическую мощность. Основной формой рупорной воронки является экспоненциальная воронка, расширение поперечного сечения которой растет экспоненциально.
На практике размеры воронки в основном определяются внешними параметрами, такими как, например, максимальная длина и т. д., определенная таким образом, чтобы воронка должна была быть отрезана на раннем этапе ее прохождения. Для разработчика это означает поиск оптимального компромисса между размером воронки и ее свойствами. Чем меньше размер отверстия, тем ниже частота нижнего угла. Обычно желательна низкая угловая частота, что может побудить вас использовать маленькую апертуру. Однако последнее, в свою очередь, означает, что угол раскрытия в устье воронки мал и, таким образом, создает импеданс излучения для устья воронки с мнимой частью, которым уже нельзя пренебречь.
Критерии выбора рупорных громкоговорителей
Прежде чем выбрать рупорный динамик, необходимо уточнить следующие аспекты:
- Какие внешние условия (температура, влажность, химические вещества)
- Какие сигналы должны передаваться? (Сигналы будильника, речь, музыка)
- Является ли управление низкоимпедансным или 100-вольтовым?
- Какие значения звукового давления требуются?
- Какой угол должен быть покрыт?
- Какова акустическая среда? (Свободное поле, реверберирующая комната, риск появления эха)
- Какая мощность усилителя доступна?
Чрезвычайное разнообразие рупорных громкоговорителей, доступных на рынке, обусловлено этими иногда очень разными профилями требований. Поэтому почти невозможно судить, хорош рупорный громкоговоритель в целом или плох. Скорее, речь идет об определении того, подходит ли он для соответствующей задачи или нет.
Музыка или речь?
Четким критерием дифференциации является тип передаваемых сигналов. Если речь идет только о тонах сигнализации, то единственным критерием должно быть достижимое звуковое давление в соответствующих диапазонах частот. Искажения или частотная характеристика здесь не имеют значения. Для воспроизведения речи требования значительно возрастают, где, по крайней мере, для абсолютного минимального диапазона частот примерно от 500 Гц до 3 кГц (аналогично полосе пропускания телефона) должны быть даны сбалансированная частотная характеристика и умеренные значения искажений. Однако становится намного приятнее и понятнее только тогда, когда полоса частот расширяется на одну октаву вверх и вниз (от 250 Гц до 6 кГц) для воспроизведения речи.
Самые высокие требования в этих аспектах — воспроизведение музыки, что требует в значительной степени чистой передачи частотного диапазона от 100 Гц до 10 кГц в качестве минимального условия для качества, соответствующего обстоятельствам. Последнее может потребоваться, например, для простой звуковой системы стадиона, которая в основном используется для высококачественной передачи речи, а иногда и для воспроизведения музыкальных сигналов.