Akustik ansiklopedi. akustik sistemler

SES VE AKUSTİK
Ses titreşimlerdir, yani. elastik ortamda periyodik mekanik bozulma - gaz, sıvı ve katı. Ortamda bir miktar fiziksel değişiklik olan (örneğin, yoğunluk veya basınçtaki bir değişiklik, parçacıkların yer değiştirmesi) olan böyle bir pertürbasyon, içinde şu şekilde yayılır: ses dalgası. Ses dalgalarının kaynağı, yayılımı, alımı ve işlenmesi ile ilgilenen fizik alanına akustik denir. Bir ses, frekansı insan kulağının duyarlılığının ötesindeyse veya katı gibi kulakla doğrudan teması olmayan bir ortamda yayılıyorsa veya enerjisi ortamda hızla dağılıyorsa duyulmayabilir. Bu nedenle, bizim için olağan ses algılama süreci, akustiğin sadece bir yüzüdür.
SES DALGALARI
Havayla dolu uzun bir boru düşünün. Sol uçtan, içine duvarlara sıkıca tutturulmuş bir piston sokulur (Şekil 1). Piston keskin bir şekilde sağa hareket ettirilir ve durdurulursa, yakın çevresindeki hava bir an için sıkıştırılacaktır (Şekil 1, a). Daha sonra sıkıştırılmış hava genişleyerek, yanındaki havayı sağa doğru itecek ve başlangıçta pistonun yanında görünen sıkıştırma alanı boru boyunca sabit bir hızla hareket edecektir (Şekil 1b). Bu sıkıştırma dalgası gazdaki ses dalgasıdır.

Bir gazdaki ses dalgası, aşırı basınç, aşırı yoğunluk, parçacıkların yer değiştirmesi ve hızları ile karakterize edilir. Ses dalgaları için denge değerlerinden bu sapmalar her zaman küçüktür. Böylece dalgayla ilişkili aşırı basınç, gazın statik basıncından çok daha azdır. Aksi takdirde, başka bir fenomenle uğraşıyoruz - bir şok dalgası. Sıradan konuşmaya karşılık gelen bir ses dalgasında, aşırı basınç sadece milyonda birdir. atmosferik basınç. Maddenin ses dalgası tarafından taşınmaması önemlidir. Bir dalga, havadan geçen ve ardından havanın denge durumuna geri döndüğü geçici bir bozulmadır. Dalga hareketi elbette sadece sese özgü değildir: ışık ve radyo sinyalleri dalgalar şeklinde hareket eder ve herkes su yüzeyindeki dalgalara aşinadır. Tüm dalga türleri matematiksel olarak dalga denklemi ile tanımlanır.
harmonik dalgalar.Şekildeki borudaki dalga. 1'e ses darbesi denir. Piston bir yaydan asılı bir ağırlık gibi ileri geri titreştiğinde çok önemli bir dalga türü oluşur. Bu tür salınımlara basit harmonik veya sinüzoidal denir ve bu durumda uyarılan dalgaya harmonik denir. Basit harmonik salınımlarla hareket periyodik olarak tekrarlanır. İki özdeş hareket durumu arasındaki zaman aralığına salınım periyodu, saniyedeki tam periyotların sayısına ise salınım frekansı denir. Periyodu T ve frekansı f ile gösterelim; o zaman f = 1/T olarak yazabiliriz. Örneğin, frekans saniyede 50 periyot (50 Hz) ise, periyot saniyenin 1/50'sidir. Matematiksel olarak basit harmonik salınımlar basit bir fonksiyonla tanımlanır. Herhangi bir zaman için basit harmonik salınımlar sırasında pistonun yer değiştirmesi şu şekilde yazılabilir:

Burada d, pistonun denge konumundan yer değiştirmesidir ve D, d değerinin maksimum değerine eşit olan ve yer değiştirme genliği olarak adlandırılan sabit bir faktördür. Pistonun harmonik salınım formülüne göre salındığını varsayalım. Daha sonra sağa hareket ettiğinde daha önce olduğu gibi sıkıştırma meydana gelir ve sola hareket ettiğinde basınç ve yoğunluk denge değerlerine göre azalacaktır. Sıkıştırma değil, gazın seyrekleşmesi var. Bu durumda, sağ, Şekil 2'de gösterildiği gibi yayılacaktır. 2, değişen bir sıkıştırma ve seyrekleşme dalgası. Zamanın her anında, borunun uzunluğu boyunca basınç dağılım eğrisi sinüzoid şeklini alacak ve bu sinüzoid ses hızı v ile sağa doğru hareket edecektir. Aynı dalga fazları arasındaki (örneğin, bitişik maksimumlar arasındaki) boru boyunca olan mesafeye dalga boyu denir. Genellikle Yunan harfi l (lambda) ile gösterilir. Dalga boyu l, dalganın T zamanında kat ettiği mesafedir. Bu nedenle, l = Tv veya v = lf.

boyuna ve enine dalgalar. Parçacıklar dalga yayılma yönüne paralel olarak salınım yapıyorsa, dalga boyuna olarak adlandırılır. Yayılma yönüne dik olarak salınırlarsa, dalgaya enine dalga denir. Gazlarda ve sıvılarda ses dalgaları boyunadır. Katılarda her iki türden de dalga vardır. Sertliği (şekil değişikliğine karşı direnç) nedeniyle bir katıda enine dalga mümkündür. Bu iki dalga türü arasındaki en önemli fark, enine dalganın polarizasyon (belirli bir düzlemde salınımlar meydana gelir) özelliğine sahip olması, boyuna bir dalganın ise olmamasıdır. Sesin kristallerden yansıması ve iletilmesi gibi bazı olaylarda, tıpkı ışık dalgalarında olduğu gibi, parçacıkların yer değiştirmesinin yönüne çok bağlıdır.
Ses dalgalarının hızı. Sesin hızı, dalganın yayıldığı ortamın bir özelliğidir. İki faktör tarafından belirlenir: malzemenin esnekliği ve yoğunluğu. Katıların elastik özellikleri, deformasyon tipine bağlıdır. Bu nedenle, bir metal çubuğun elastik özellikleri, burulma, sıkıştırma ve eğilme sırasında aynı değildir. Ve karşılık gelen dalga salınımları farklı hızlarda yayılır. Elastik bir ortam, burulma, sıkıştırma veya eğilme olsun, deformasyonun deformasyona neden olan kuvvetle orantılı olduğu bir ortamdır. Bu tür malzemeler Hooke yasasına uyar: Gerilme = C * Göreceli gerinim, burada C, malzemeye ve deformasyon tipine bağlı olarak elastisite modülüdür. Belirli bir elastik deformasyon türü için ses hızı v şu şekilde verilir:

Burada r malzemenin yoğunluğudur (birim hacim başına kütle). Katı bir çubukta sesin hızı. Uzun bir çubuk, ucuna uygulanan kuvvetle gerilebilir veya sıkıştırılabilir. Çubuk uzunluğu L, uygulanan çekme kuvveti F ve uzunluktaki artış DL olsun. DL/L değeri bağıl gerinim olarak adlandırılacak ve çubuğun enine kesitinin birim alanı başına kuvvet stres olarak adlandırılacaktır. Bu nedenle, stres F / A'ya eşittir; burada A, çubuğun kesit alanıdır. Böyle bir çubuğa uygulandığında, Hooke yasası şu şekildedir:

Y, Young modülüdür, yani. çubuğun malzemesini karakterize eden, çekme veya sıkıştırma için çubuğun elastisite modülü. Young modülü, kauçuk gibi kolay gerilebilir malzemeler için düşük ve çelik gibi sert malzemeler için yüksektir. Şimdi, çubuğun ucuna bir çekiçle vurarak, içinde bir sıkıştırma dalgası uyarılırsa, daha önce olduğu gibi r'nin çubuğun yapıldığı malzemenin yoğunluğu olduğu bir hızda yayılacaktır. Bazı tipik malzemeler için dalga hızlarının değerleri Tablo'da verilmiştir. bir.
Çubuktaki dikkate alınan dalga bir sıkıştırma dalgasıdır. Ancak çubuğun yan yüzeyinin hareketi sıkıştırma ile ilişkili olduğundan, kesinlikle uzunlamasına olarak kabul edilemez (Şekil 3a).

Bir çubukta başka iki tür dalga da mümkündür - bir bükülme dalgası (Şekil 3b) ve bir burulma dalgası (Şekil 3c). Eğilme deformasyonları, ne tamamen boyuna ne de tamamen enine olan bir dalgaya karşılık gelir. Burulma deformasyonları, yani çubuğun ekseni etrafında dönmesi, tamamen enine bir dalga verir. Bir çubuktaki bükülen dalganın hızı dalga boyuna bağlıdır. Böyle bir dalgaya "dağıtıcı" denir. Çubuktaki burulma dalgaları tamamen eninedir ve dağılmaz. Hızları formül tarafından verilir

burada m, malzemenin kaymaya göre elastik özelliklerini karakterize eden kayma modülüdür. Bazı tipik kayma dalgası hızları Tablo 1'de verilmiştir. 1. Genişletilmiş katı ortamda hız. Büyük hacimli katı ortamlarda, sınırların etkisinin ihmal edilebileceği iki tür elastik dalga mümkündür: boyuna ve enine. Boyuna dalgadaki deformasyon düzlemsel bir deformasyondur, yani. dalga yayılımı yönünde tek boyutlu sıkıştırma (veya seyrekleşme). Enine bir dalgaya karşılık gelen deformasyon, dalga yayılma yönüne dik bir kayma yer değiştirmesidir. Hız uzunlamasına dalgalar katı malzemelerde verilir

burada CL, basit düzlem deformasyonu için elastisite modülüdür. B (aşağıda tanımlanmıştır) kütle modülü ve malzemenin kesme modülü m ile CL = B + 4/3m olarak ilişkilidir. Masada. 1, çeşitli katı malzemeler için boyuna dalgaların hızlarının değerlerini gösterir. Genişletilmiş katı ortamdaki kesme dalgalarının hızı, aynı malzemeden bir çubuktaki burulma dalgalarının hızıyla aynıdır. Bu nedenle, ifade ile verilir. Geleneksel katı malzemeler için değerleri Tabloda verilmiştir. bir.
gazlarda hız. Gazlarda sadece bir tür deformasyon mümkündür: sıkıştırma - seyrekleşme. Karşılık gelen elastik modül B'ye yığın modülü denir. -DP = B(DV/V) bağıntısıyla belirlenir. Burada DP basınçtaki değişikliktir, DV/V hacimdeki göreli değişikliktir. Eksi işareti, basınç arttıkça hacmin azaldığını gösterir. B değeri, sıkıştırma sırasında gazın sıcaklığının değişip değişmediğine bağlıdır. Ses dalgası durumunda, basıncın çok hızlı değiştiği ve sıkıştırma sırasında açığa çıkan ısının sistemden çıkmak için zamanı olmadığı gösterilebilir. Böylece ses dalgasındaki basınç değişikliği, çevredeki parçacıklarla ısı alışverişi olmadan gerçekleşir. Böyle bir değişikliğe adyabatik denir. Bir gazdaki sesin hızının sadece sıcaklığa bağlı olduğu tespit edilmiştir. Belirli bir sıcaklıkta, sesin hızı tüm gazlar için yaklaşık olarak aynıdır. 21.1 °C sıcaklıkta kuru havada sesin hızı 344,4 m/s'dir ve artan sıcaklıkla artar.
Sıvılarda hız. Sıvılardaki ses dalgaları, gazlarda olduğu gibi sıkıştırma - seyrekleşme dalgalarıdır. Hız aynı formülle verilir. Bununla birlikte, bir sıvı bir gazdan çok daha az sıkıştırılabilir ve bu nedenle B'nin değeri onun için birçok kez daha büyüktür ve r yoğunluğu da daha büyüktür. Sesin sıvılardaki hızı, katılardaki hıza gazlardakinden daha yakındır. Gazlardan çok daha küçüktür ve sıcaklığa bağlıdır. Örneğin, tatlı suda hız 15.6°C'de 1460 m/s'dir. deniz suyu aynı sıcaklıkta normal tuzluluk 1504 m/s'dir. Artan su sıcaklığı ve tuz konsantrasyonu ile sesin hızı artar.
duran dalgalar Harmonik bir dalga sınırlı bir alanda uyarıldığında sınırların dışına sektiğinde, duran dalgalar meydana gelir. Duran dalga, biri düz bir çizgide, diğeri düz bir çizgide hareket eden iki dalganın üst üste binmesinin sonucudur. ters yön. Değişen antinodlar ve düğümler ile uzayda hareket etmeyen bir salınım modeli vardır. Antinodlarda, salınan parçacıkların denge konumlarından sapmaları maksimumdur ve düğümlerde sıfıra eşittir.
Bir ipte duran dalgalar. Gerilmiş bir ipte, enine dalgalar ortaya çıkar ve ip orijinal, doğrusal konumuna göre yer değiştirir. Bir dizideki dalgaları fotoğraflarken, temel ton ve imaların düğümleri ve antinodları açıkça görülebilir. Duran dalgaların resmi, belirli bir uzunluktaki bir dizinin salınım hareketlerinin analizini büyük ölçüde kolaylaştırır. Uçlarında sabitlenmiş L uzunluğunda bir dize olsun. Böyle bir sicimin her türlü titreşimi, duran dalgaların bir kombinasyonu olarak gösterilebilir. İpin uçları sabit olduğundan, yalnızca sınır noktalarında düğümleri olan bu tür durağan dalgalar mümkündür. Bir dizinin en düşük titreşim frekansı, mümkün olan maksimum dalga boyuna karşılık gelir. Düğümler arasındaki mesafe l/2 olduğundan, dizi uzunluğu dalga boyunun yarısı olduğunda, yani frekans minimumdadır. l = 2L için. Bu, sicim titreşiminin sözde temel modudur. Temel frekans veya temel ton olarak adlandırılan karşılık gelen frekansı, v'nin ip boyunca dalganın hızı olduğu yerde verilir. Çok sayıda düğüme sahip duran dalgalara karşılık gelen yüksek frekanslı bir dizi salınım vardır. İkinci harmonik veya birinci ton olarak adlandırılan bir sonraki yüksek frekans f = v/L ile verilir. Harmonik dizisi f = nv/2L formülüyle ifade edilir, burada n = 1, 2, 3, vb. Bu sözde. sicim titreşimlerinin öz frekansları. Doğal sayılarla orantılı olarak artarlar: 2, 3, 4...vb'de daha yüksek harmonikler. temel frekansın çarpımıdır. Böyle bir dizi sese doğal veya harmonik ölçek denir. Bütün bunlar, aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılacak olan müzik akustiğinde büyük önem taşımaktadır. Şimdilik, bir dize tarafından üretilen sesin tüm doğal frekansları içerdiğini not ediyoruz. Her birinin göreceli katkısı, sicimin titreşimlerinin uyarıldığı noktaya bağlıdır. Örneğin, bir dize ortasından koparılırsa, bu nokta antinoda karşılık geldiğinden, temel frekans en çok uyarılacaktır. Düğümü merkezde olduğu için ikinci harmonik olmayacaktır. Aynısı diğer harmonikler için de söylenebilir (aşağıya bakınız Müzik akustiği). İpteki dalgaların hızı,

burada T, ipin gerilim kuvvetidir ve rL, ipin birim uzunluğu başına kütledir. Bu nedenle, dizenin doğal frekans spektrumu şu şekilde verilir:

Böylece, tel gerilimindeki bir artış, titreşim frekanslarında bir artışa yol açar. Belirli bir T için salınım frekanslarını düşürmek için daha ağır bir dizi (büyük rL) alınabilir veya uzunluğu arttırılabilir.
Organ borularında duran dalgalar. Bir iple ilgili olarak belirtilen teori, organ tipi bir borudaki hava titreşimlerine de uygulanabilir. Bir organ borusu, basitçe, içinde duran dalgaların uyarıldığı düz bir boru olarak görülebilir. Borunun hem kapalı hem de açık uçları olabilir. Açık uçta duran dalganın bir antinodu ve kapalı uçta bir düğüm oluşur. Bu nedenle, iki ucu açık olan bir borunun, dalga boyunun yarısının borunun uzunluğu boyunca uyduğu bir temel frekans vardır. Bir ucu açık ve diğer ucu kapalı olan bir boru, dalga boyunun dörtte birinin borunun uzunluğu boyunca uyduğu bir temel frekansa sahiptir. Böylece, her iki ucu açık olan bir boru için temel frekans f = v/2L ve bir ucu açık olan bir boru için f = v/4L'dir (burada L, borunun uzunluğudur). İlk durumda, sonuç dizeyle aynıdır: imalar ikili, üçlü vb. temel frekansın değeri. Bununla birlikte, bir ucu açık olan bir boru için, tonlar temel frekanstan 3, 5, 7, vb. daha büyük olacaktır. bir Zamanlar. Şek. Şekil 4 ve 5, ele alınan iki tipteki borular için temel frekansın duran dalgalarını ve birinci tonunu şematik olarak göstermektedir. Kolaylık nedeniyle, ötelemeler burada enine olarak gösterilmiştir, ancak aslında uzunlamasınadırlar.

rezonans salınımları. Duran dalgalar, rezonans fenomeni ile yakından ilişkilidir. Yukarıda tartışılan doğal frekanslar aynı zamanda bir sicim veya organ borusunun rezonans frekanslarıdır. Bir org borusunun açık ucunun yakınına bir hoparlörün yerleştirildiğini ve istendiğinde değiştirilebilen belirli bir frekansta bir sinyal yaydığını varsayalım. Daha sonra, hoparlör sinyalinin frekansı borunun ana frekansıyla veya onun üst tonlarından biriyle çakışıyorsa, boru çok yüksek ses çıkaracaktır. Bunun nedeni, hoparlörün hava sütununun titreşimlerini önemli bir genlikle uyarmasıdır. Trompetin bu koşullar altında rezonansa girdiği söylenir.
Fourier analizi ve sesin frekans spektrumu. Uygulamada, tek bir frekansın ses dalgaları nadirdir. Ancak karmaşık ses dalgaları harmoniklere ayrıştırılabilir. Bu yönteme (ısı teorisinde) ilk uygulayan Fransız matematikçi J. Fourier'den (1768-1830) dolayı Fourier analizi denir. Ses titreşimlerinin frekansa karşı bağıl enerjisinin grafiğine sesin frekans spektrumu denir. Bu tür spektrumların iki ana türü vardır: ayrık ve sürekli. Ayrık spektrum, boşluklarla ayrılmış frekanslar için ayrı hatlardan oluşur. Tüm frekanslar, bandındaki sürekli spektrumda bulunur. Periyodik ses titreşimleri. Titreşim süreci, ne kadar karmaşık olursa olsun, belirli bir zaman aralığından sonra tekrarlanıyorsa, ses titreşimleri periyodiktir. Spektrumu her zaman kesiklidir ve belirli bir frekansın harmoniklerinden oluşur. Dolayısıyla "harmonik analiz" terimi. Bir örnek, genliği +A'dan -A'ya değişen ve T = 1/f periyodu olan dikdörtgen salınımlardır (Şekil 6, a). Başka bir basit örnek, Şekil 2'de gösterilen üçgen testere dişi salınımıdır. 6b. Periyodik dalgalanmalara bir örnek karmaşık şekil karşılık gelen harmonik bileşenlerle Şekil l'de gösterilmiştir. 7.

Müzikal sesler periyodik titreşimlerdir ve bu nedenle harmonikler (tonlar) içerirler. Bir dizide, temel frekansın salınımları ile birlikte, diğer harmoniklerin bir dereceye kadar uyarıldığını gördük. Her bir tonun göreceli katkısı, telin uyarılma şekline bağlıdır. Üst tonlar seti, müzikal sesin tınısını büyük ölçüde belirler. Bu konular aşağıda müzik akustiği bölümünde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
Bir ses darbesinin spektrumu. Sesin olağan çeşitliliği kısa süreli seslerdir: el çırpma, kapıya vurma, yere düşen bir nesnenin sesi, guguk kuşu. Bu tür sesler ne periyodik ne de müzikaldir. Ancak aynı zamanda bir frekans spektrumuna da ayrılabilirler. Bu durumda, spektrum sürekli olacaktır: sesi tanımlamak için, oldukça geniş olabilen belirli bir bant içinde tüm frekanslara ihtiyaç vardır. İlgili elektronik sistemin tüm bu frekansları eşit derecede "geçmesi" gerektiğinden, bu tür sesleri bozulma olmadan yeniden üretmek için böyle bir frekans spektrumunu bilmek gereklidir. Bir ses darbesinin temel özellikleri, basit bir biçim darbesi dikkate alınarak açıklanabilir. Sesin, basınçtaki değişikliğin Şekil 2'de gösterildiği gibi olduğu Dt süreli bir salınım olduğunu varsayalım. 8, bir. Bu durum için yaklaşık bir frekans spektrumu Şekil 2'de gösterilmektedir. 8b. Merkez frekansı, aynı sinyal süresiz olarak uzatılsaydı sahip olacağımız titreşimlere karşılık gelir.

Frekans spektrumunun uzunluğuna bant genişliği Df diyelim (Şekil 8b). Bant genişliği, orijinal darbeyi aşırı bozulma olmadan yeniden üretmek için gereken yaklaşık frekans aralığıdır. Df ve Dt arasında çok basit bir temel ilişki vardır, yani DfDt SES VE AKUSTİK 1. Bu ilişki tüm ses darbeleri için geçerlidir. Bunun anlamı, darbe ne kadar kısa olursa, içerdiği frekans o kadar fazla olur. Bir denizaltıyı tespit etmek için bir sonar kullanıldığını, 0,0005 s süreli ve 30 kHz sinyal frekansında bir darbe şeklinde ultrason yayan olduğunu varsayalım. Bant genişliği 1/0.0005 = 2 kHz'dir ve konum belirleme darbesinin spektrumunda fiilen bulunan frekanslar 29 ila 31 kHz aralığındadır.
Gürültü. Gürültü, koordine olmayan birden çok kaynak tarafından üretilen herhangi bir sesi ifade eder. Bir örnek, rüzgar tarafından sallanan ağaç yapraklarının sesidir. Jet motoru gürültüsü, yüksek hızlı egzoz akımının türbülansından kaynaklanır.
Ses yoğunluğu. Ses seviyesi değişebilir. Bunun ses dalgasının taşıdığı enerjiden kaynaklandığını görmek kolaydır. Ses yüksekliğinin nicel karşılaştırmaları için ses şiddeti kavramını tanıtmak gerekir. Bir ses dalgasının yoğunluğu, dalga cephesinin birim alanından birim zamanda geçen ortalama enerji akışı olarak tanımlanır. Başka bir deyişle, sesi tamamen emecek tek bir alan (örneğin 1 cm2) alır ve onu dalga yayılma yönüne dik olarak yerleştirirsek, ses şiddeti bir saniyede emilen akustik enerjiye eşittir. Yoğunluk genellikle W/cm2 (veya W/m2) olarak ifade edilir. Bazı tanıdık sesler için bu değerin değerini veriyoruz. Normal bir konuşma sırasında meydana gelen aşırı basıncın genliği, 10-9 W/cm2 düzeyinde bir akustik ses yoğunluğuna karşılık gelen atmosfer basıncının yaklaşık milyonda biridir. Normal bir konuşma sırasında yayılan sesin toplam gücü yalnızca 0,00001 watt düzeyindedir. İnsan kulağının bu kadar küçük enerjileri algılama yeteneği, inanılmaz duyarlılığına tanıklık eder. Kulağımız tarafından algılanan ses şiddeti aralığı çok geniştir. Kulağın taşıyabileceği en yüksek sesin yoğunluğu, duyabileceği en düşük sesin yaklaşık 1014 katıdır. Ses kaynaklarının tam gücü eşit derecede geniş bir aralığı kapsar. Bu nedenle, çok sessiz bir fısıltı sırasında yayılan güç 10-9 W mertebesinde olabilirken, yayılan güç Jet motoru, 105 watt'a ulaşır. Yine, yoğunluklar 10 14 faktörü ile farklılık gösterir.
Desibel. Seslerin yoğunluğu çok farklı olduğundan, bunu logaritmik bir değer olarak düşünmek ve desibel cinsinden ölçmek daha uygundur. Yoğunluğun logaritmik değeri, miktarın dikkate alınan değerinin orijinal olarak alınan değerine oranının logaritmasıdır. Koşullu olarak seçilen bir J0 yoğunluğuna göre J yoğunluk seviyesi, Ses yoğunluğu seviyesi = 10 lg (J/J0) dB'dir. Böylece, diğerinden 20 dB daha yoğun olan bir ses, 100 kat daha yoğundur. Akustik ölçümlerin uygulamasında, ses yoğunluğunu karşılık gelen aşırı basınç genliği Pe cinsinden ifade etmek gelenekseldir. Basınç, geleneksel olarak seçilen bazı basınç P0'a göre desibel cinsinden ölçüldüğünde, ses basıncı seviyesi olarak adlandırılan elde edilir. Ses yoğunluğu Pe2 ve lg(Pe2) = 2lgPe ile orantılı olduğundan, ses basıncı seviyesi şu şekilde tanımlanır: Ses basıncı seviyesi = 20 lg (Pe/P0) dB. Koşullu basınç Р0 = 2*10-5 Pa, 1 kHz frekanslı ses için standart işitme eşiğine karşılık gelir. Masada. 2, bazı yaygın ses kaynakları için ses basıncı seviyelerini gösterir. Bunlar, tüm duyulabilir frekans aralığının ortalaması alınarak elde edilen integral değerlerdir. Tablo 2.
TİPİK SES BASINÇ SEVİYELERİ
Ses kaynağı Ses basıncı seviyesi, dB (bağıl 2*10-5 Pa)

Damgalama dükkanı ______________125
Teknedeki makine dairesi _________________115
İplik ve dokuma dükkanı __________105
Metro vagonunda ________________________________95
Trafikte araba kullanırken 85
Yazma Bürosu ______________78
Muhasebe ________________________________________________63
Ofis ____________________________________________50
Yaşam alanları ________________________________43
Geceleri bir yerleşim bölgesinin toprakları _______________35
Yayın stüdyosu ________________________________25

Ses. Ses basınç seviyesi, psikolojik ses yüksekliği algısı ile basit bir ilişki ile ilişkili değildir. Bu faktörlerden birincisi nesnel, ikincisi ise özneldir. Deneyler, ses yüksekliğinin algılanmasının sadece sesin yoğunluğuna değil, aynı zamanda frekansına ve deneysel koşullara da bağlı olduğunu göstermektedir. Karşılaştırma koşullarına bağlı olmayan seslerin hacimleri karşılaştırılamaz. Yine de saf tonların karşılaştırılması ilgi çekicidir. Bunu yapmak için, belirli bir tonun 1000 Hz frekanslı standart bir ton olarak eşit derecede yüksek olarak algılandığı ses basınç seviyesini belirleyin. Şek. Şekil 9, Fletcher ve Manson'ın deneylerinde elde edilen eşit ses yüksekliği eğrilerini göstermektedir. Her eğri için, 1000 Hz'lik standart bir tonun karşılık gelen ses basıncı seviyesi belirtilir. Örneğin, 200 Hz'lik bir ton frekansında, 50 dB'lik bir ses basınç seviyesi ile 1000 Hz'lik bir tona eşit olarak algılanabilmesi için 60 dB'lik bir ses seviyesinin algılanması gerekir.

Bu eğriler, aynı zamanda desibel cinsinden ölçülen bir ses yüksekliği birimi olan uğultuyu tanımlamak için kullanılır. Arka plan, eşit derecede yüksek standart saf tonun (1000 Hz) ses basınç seviyesinin 1 dB olduğu ses seviyesidir. Yani 60 dB seviyesinde 200 Hz frekanslı bir sesin ses seviyesi 50 fondur. Şek. 9, iyi bir kulağın işitme eşiği eğrisidir. İşitilebilir frekans aralığı yaklaşık 20 ila 20.000 Hz arasındadır (ayrıca bkz. İŞİTME).
Ses dalgalarının yayılması. Durgun suya atılan bir çakıl taşından gelen dalgalar gibi, ses dalgaları da her yöne yayılır. Böyle bir yayılma sürecini dalga cephesi olarak karakterize etmek uygundur. Dalga cephesi, tüm noktalarında salınımların bir fazda meydana geldiği uzayda bir yüzeydir. Suya düşen bir çakıl taşının dalga cepheleri dairelerdir.
Düz dalgalar. En basit formun dalga cephesi düzdür. Düzlem dalga yalnızca bir yönde yayılır ve pratikte yalnızca yaklaşık olarak gerçekleşen bir idealleştirmedir. Bir borudaki ses dalgası, kaynaktan çok uzaktaki küresel bir dalga gibi yaklaşık olarak düz olarak kabul edilebilir.
küresel dalgalar. Basit dalga türleri, bir noktadan yayılan ve her yöne yayılan küresel bir cepheye sahip bir dalgayı içerir. Böyle bir dalga, küçük bir titreşimli küre kullanılarak uyarılabilir. Küresel bir dalgayı harekete geçiren kaynağa nokta kaynak denir. Böyle bir dalganın yoğunluğu yayılırken azalır, çünkü enerji her zamankinden daha büyük yarıçaplı bir küre üzerine dağılır. Küresel bir dalga üreten bir nokta kaynak 4pQ'luk bir güç yayarsa, o zaman r yarıçaplı bir kürenin yüzey alanı 4pr2 olduğundan, küresel dalgadaki ses yoğunluğu J = Q/r2'dir, burada r kaynak. Böylece, küresel bir dalganın yoğunluğu, kaynaktan uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak azalır. Yayılması sırasında herhangi bir ses dalgasının yoğunluğu, sesin emilmesi nedeniyle azalır. Bu fenomen aşağıda tartışılacaktır.
Huygens ilkesi. Huygens ilkesi, dalga ön yayılımı için geçerlidir. Bunu açıklığa kavuşturmak için, zamanın bir noktasında bildiğimiz dalga cephesinin şeklini ele alalım. İlk dalga cephesinin her noktası, bu aralık boyunca vDt mesafesine yayılan bir temel küresel dalganın kaynağı olarak kabul edilirse, Dt zamanından sonra da bulunabilir. Tüm bu temel küresel dalga cephelerinin zarfı yeni dalga cephesi olacaktır. Huygens ilkesi, yayılma süreci boyunca dalga cephesinin şeklini belirlemeyi mümkün kılar. Aynı zamanda, hem düzlem hem de küresel dalgaların, ortamın homojen olması koşuluyla, yayılma sırasında geometrilerini koruduklarını ima eder.
ses kırınımı. Kırınım, bir engelin etrafında bükülen dalgadır. Kırınım, Huygens ilkesi kullanılarak analiz edilir. Bu bükülmenin derecesi, dalga boyu ile engel veya deliğin boyutu arasındaki ilişkiye bağlıdır. Bir ses dalgasının dalga boyu ışığın dalga boyundan çok daha uzun olduğu için, ses dalgalarının kırınımı bizi ışığın kırınımından daha az şaşırtıyor. Böylece, görünmese de binanın köşesinde duran biriyle konuşabilirsiniz. Ses dalgası köşede kolayca bükülürken, ışık dalga boyunun küçüklüğü nedeniyle keskin gölgeler oluşturur. Bir deliği olan düz bir ekran üzerinde bir düzlem ses dalgası olayının kırınımını düşünün. Ekranın diğer tarafındaki dalga cephesinin şeklini belirlemek için, dalga boyu l ile delik çapı D arasındaki oranı bilmeniz gerekir. Bu değerler yaklaşık olarak aynıysa veya l, D'den çok daha büyükse, tamamlayın. kırınım elde edilir: giden dalganın dalga cephesi küresel olacak ve dalga ekranın ötesindeki tüm noktalara ulaşacaktır. Eğer l, D'den biraz küçükse, giden dalga ağırlıklı olarak ileri yönde yayılacaktır. Ve son olarak, eğer l, D'den çok daha küçükse, enerjisinin tamamı düz bir çizgide yayılacaktır. Bu durumlar Şekil 2 de gösterilmiştir. on.

Kırınım, ses yolunda bir engel olduğunda da gözlenir. Engelin boyutları dalga boyundan çok daha büyükse ses yansıtılır ve engelin arkasında akustik bir gölge bölgesi oluşur. Engelin boyutu dalga boyuna yakın veya ondan daha küçük olduğunda, ses bir dereceye kadar tüm yönlerde kırılır. Bu, mimari akustikte dikkate alınır. Bu nedenle, örneğin, bazen bir binanın duvarları, sesin dalga boyu sırasına göre boyutlara sahip çıkıntılarla kaplanır. (100 Hz frekansında havadaki dalga boyu yaklaşık 3,5 m'dir.) Bu durumda duvarlara düşen ses her yöne saçılır. Mimari akustikte bu fenomene ses difüzyonu denir.
Sesin yansıması ve iletimi. Bir ortamda hareket eden bir ses dalgası, başka bir ortamla olan arayüze çarptığında, aynı anda üç işlem meydana gelebilir. Dalga arayüzden yansıyabilir, yön değiştirmeden başka bir ortama geçebilir veya arayüzde yön değiştirebilir, yani. kırmak. Şek. 11 gösterildi en basit durum iki düzlemi ayıran düz bir yüzeye dik açılarda bir düzlem dalga geldiğinde çeşitli maddeler. Yansıyan enerjinin fraksiyonunu belirleyen yoğunluk yansıma katsayısı R'ye eşitse, iletim katsayısı T = 1 - R'ye eşit olacaktır.

Bir ses dalgası için, aşırı basıncın titreşimsel hacimsel hıza oranına akustik empedans denir. Yansıma ve iletim katsayıları, iki ortamın dalga empedanslarının oranına bağlıdır, dalga empedansları ise akustik empedanslarla orantılıdır. Gazların dalga direnci, sıvıların ve katılarınkinden çok daha azdır. Yani havadaki bir dalga kalın, katı bir cisme veya derin su yüzeyine çarparsa, ses neredeyse tamamen yansıtılır. Örneğin hava ve su sınırı için dalga dirençlerinin oranı 0.0003'tür. Buna göre havadan suya geçen sesin enerjisi, gelen enerjinin sadece %0,12'sine eşittir. Yansıma ve iletim katsayıları tersine çevrilebilir: yansıma katsayısı, ters yönde iletim katsayısıdır. Bu nedenle, ses pratik olarak havadan su havzasına veya suyun altından dışarıya, su altında yüzen herkes tarafından iyi bilinen şekilde nüfuz etmez. Yukarıda ele alınan yansıma durumunda, dalga yayılımı yönünde ikinci ortamın kalınlığının büyük olduğu varsayılmıştır. Ancak, ikinci ortam, odalar arasında katı bir bölme gibi iki özdeş ortamı ayıran bir duvar ise, iletim katsayısı çok daha büyük olacaktır. Gerçek şu ki, duvar kalınlığı genellikle sesin dalga boyundan daha az veya onunla karşılaştırılabilir. Duvar kalınlığı, duvardaki ses dalga boyunun yarısının katıysa, dikey gelişteki dalganın iletim katsayısı çok büyüktür. Bölme, burada ihmal ettiğimiz absorpsiyon için olmasaydı, bu frekansın sesine kesinlikle şeffaf olurdu. Duvar kalınlığı, içindeki sesin dalga boyundan çok daha azsa, ses emilimini artırmak için özel önlemler alınmadıkça, yansıma her zaman küçüktür ve iletim büyüktür.
sesin kırılması. Bir ara yüzey üzerine bir açıyla bir düzlem ses dalgası geldiğinde, yansıma açısı gelme açısına eşittir. Geliş açısı 90°'den farklıysa iletilen dalga gelen dalganın yönünden sapar. Dalganın yönündeki bu değişime kırılma denir. Düz bir sınırda kırılma geometrisi Şekil 'de gösterilmektedir. 12. Dalgaların yönü ile yüzeyin normali arasındaki açılar, gelen dalga için q1 ve kırılan iletilen dalga için q2 ile gösterilir. Bu iki açı arasındaki ilişki, yalnızca iki ortam için ses hızlarının oranını içerir. Işık dalgalarında olduğu gibi, bu açılar Snell (Snell) yasası ile birbirleriyle ilişkilidir:

Buna göre, sesin ikinci ortamdaki hızı birinci ortamdaki hızından küçükse kırılma açısı gelme açısından küçük, ikinci ortamdaki hız daha büyükse kırılma açısı daha büyük olacaktır. gelme açısından daha fazladır. Sıcaklık gradyanı nedeniyle kırılma. Homojen olmayan bir ortamda sesin hızı noktadan noktaya sürekli değişiyorsa, kırılma da değişir. Sesin hem havadaki hem de sudaki hızı sıcaklığa bağlı olduğundan, bir sıcaklık gradyanı varlığında ses dalgaları hareket yönünü değiştirebilir. Atmosferde ve okyanusta, yatay tabakalaşma nedeniyle, dikey sıcaklık gradyanları yaygın olarak gözlenir. Bu nedenle, düşey boyunca ses hızındaki değişiklikler nedeniyle, sıcaklık gradyanları nedeniyle ses dalgası yukarı veya aşağı sapabilir. Dünya yüzeyine yakın bir yerde havanın daha yüksek katmanlardan daha sıcak olduğu durumu ele alalım. Daha sonra yükseklik arttıkça buradaki hava sıcaklığı düşer ve bununla birlikte ses hızı da düşer. Dünya yüzeyine yakın bir kaynaktan yayılan ses, kırılma nedeniyle yükselir. Bu, şekilde gösterilmiştir. Ses "ışınlarını" gösteren 13.

Şekil l'de gösterilen ses ışınlarının sapması. 13 genel olarak Snell kanunu ile tanımlanır. Eğer q, daha önce olduğu gibi, düşey ve radyasyon yönü arasındaki açıyı gösteriyorsa, o zaman genelleştirilmiş Snell yasası, ışının herhangi bir noktasına atıfta bulunarak, sinq/v = const eşitliği biçimine sahiptir. Bu nedenle, kiriş v hızının azaldığı bir bölgeye geçerse, q açısı da küçülmelidir. Bu nedenle, ses ışınları daima azalan ses hızı yönünde sapar. Şek. 13 Kaynaktan biraz uzakta, ses ışınlarının hiç girmediği bir bölge olduğu görülmektedir. Bu sözde sessizlik bölgesidir. Şekilde gösterilenden daha yüksek bir yerde olması oldukça olasıdır. 13, sıcaklık gradyanı nedeniyle sesin hızı yükseklikle artar. Bu durumda, başlangıçta yukarı doğru sapmış ses dalgası, burada, Dünya'nın yüzeyine büyük bir mesafede sapacaktır. Bu, atmosferde bir sıcaklık inversiyonu tabakası oluştuğunda meydana gelir, bunun sonucunda ultra uzun menzilli ses sinyalleri almak mümkün olur. Aynı zamanda, uzak noktalardaki alım kalitesi, yakın noktalardan bile daha iyidir. Tarihte çok uzun menzilli alımların birçok örneği olmuştur. Örneğin, Birinci Dünya Savaşı sırasında, atmosferik koşullar yeterli ses kırılmasını desteklediğinde, İngiltere'de Fransız cephesinde top sesleri duyulabilirdi.
Su altında sesin kırılması. Okyanusta dikey sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan ses kırılması da gözlenir. Sıcaklık ve dolayısıyla sesin hızı derinlikle azalırsa, ses ışınları aşağı doğru sapar ve Şekil l'de gösterilene benzer bir sessizlik bölgesi ile sonuçlanır. Atmosfer için 13. Okyanus için, bu resim basitçe ters çevrilirse ilgili resim ortaya çıkacaktır.
(ayrıca bkz. SONAR). Sessiz bölgelerin varlığı, sonarlı denizaltıları tespit etmeyi zorlaştırır ve ses dalgalarını aşağı doğru saptıran kırılma, yüzeye yakın yayılma aralıklarını önemli ölçüde sınırlar. Bununla birlikte, yukarı doğru sapma da gözlenmektedir. Sonar için daha uygun koşullar yaratabilir.
Ses dalgalarının girişimi. iki ya da süperpozisyon daha fazla dalgalara dalga girişimi denir. Girişim sonucu duran dalgalar. Yukarıdaki duran dalgalar - özel durum parazit yapmak. Duran dalgalar, aynı genlik, faz ve frekansa sahip, zıt yönlerde yayılan iki dalganın üst üste binmesi sonucu oluşur.
Duran bir dalganın antinodlarındaki genlik
dalgaların her birinin genliğinin iki katına eşittir. Dalganın yoğunluğu, genliğinin karesiyle orantılı olduğundan, bu, antinodlardaki yoğunluğun, dalgaların her birinin yoğunluğundan 4 kat veya iki dalganın toplam yoğunluğundan 2 kat daha büyük olduğu anlamına gelir. Düğümlerdeki yoğunluk sıfır olduğu için burada enerjinin korunumu yasasının ihlali yoktur.
yener. Farklı frekanslardaki harmonik dalgaların girişimi de mümkündür. İki frekans çok az farklılık gösterdiğinde, atımlar meydana gelir. Vuruşlar, orijinal frekanslardaki farka eşit bir frekansta meydana gelen ses genliğinde meydana gelen değişikliklerdir. Şek. 14 vuruş dalga biçimini gösterir.

Vuruş frekansının, sesin genlik modülasyonunun frekansı olduğu akılda tutulmalıdır. Ayrıca vuruşlar, harmonik bir sinyalin bozulmasından kaynaklanan frekans farkı ile karıştırılmamalıdır. Vuruşlar genellikle iki tonu birlikte akort ederken kullanılır. Frekans, vuruşlar artık duyulmayıncaya kadar ayarlanır. Vuruş frekansı çok düşük olsa bile, insan kulağı sesin hacmindeki periyodik yükselme ve alçalışları algılayabilir. Bu nedenle vuruşlar, ses aralığında çok hassas bir ayarlama yöntemidir. Ayar doğru değilse, bir saniyedeki atım sayısı sayılarak frekans farkı kulak tarafından belirlenebilir. Müzikte, daha yüksek harmonik bileşenlerin vuruşları, piyanoyu akort ederken kullanılan kulak tarafından da algılanır.
(ayrıca bkz. DOPPLER ETKİSİ). Ses dalgalarının emilimi. Ses dalgalarının yayılma sürecindeki yoğunluğu, akustik enerjinin belirli bir kısmının saçılması nedeniyle her zaman azalır. Isı transferi, moleküller arası etkileşim ve iç sürtünme süreçleri nedeniyle ses dalgaları herhangi bir ortamda emilir. Absorpsiyonun yoğunluğu, ses dalgasının frekansına ve ortamın basıncı ve sıcaklığı gibi diğer faktörlere bağlıdır. Bir ortamdaki bir dalganın absorpsiyonu, nicel olarak absorpsiyon katsayısı a ile karakterize edilir. Yayılan dalganın kat ettiği mesafeye bağlı olarak aşırı basıncın ne kadar hızlı azaldığını gösterir. Dx mesafesini geçerken aşırı basınç -DPe genliğinde azalma, ilk aşırı basınç Pe'nin genliği ve Dx mesafesi ile orantılıdır. Yani -DPe = aPeDx. Örneğin, soğurma kaybının 1 dB/m olduğunu söylediğimizde bu, 50 m mesafede ses basınç seviyesinin 50 dB azaldığı anlamına gelir. İç sürtünme ve ısı iletimi nedeniyle soğurma. Bir ses dalgasının yayılmasıyla ilişkili parçacıkların hareketi sırasında, ortamın farklı parçacıkları arasındaki sürtünme kaçınılmazdır. Sıvılarda ve gazlarda bu sürtünmeye viskozite denir. Akustik dalga enerjisinin ısıya geri dönüşümsüz dönüşümünü belirleyen viskozite, Temel sebep gazlarda ve sıvılarda ses emilimi. Ayrıca gazlarda ve sıvılarda absorpsiyon, dalgadaki sıkıştırma sırasındaki ısı kaybından kaynaklanmaktadır. Dalga geçişi sırasında sıkıştırma aşamasındaki gazın ısındığını daha önce söylemiştik. Bu hızlı akan süreçte, ısının genellikle gazın diğer bölgelerine veya kabın duvarlarına iletilmesi için zamanı yoktur. Ancak gerçekte bu süreç ideal değildir ve salınan termal enerjinin bir kısmı sistemden ayrılır. Bununla ilişkili olarak, ısı iletimi nedeniyle ses emilimi söz konusudur. Bu tür absorpsiyon gazlarda, sıvılarda ve katılarda sıkıştırma dalgalarında meydana gelir. Hem viskozite hem de termal iletkenlik nedeniyle ses emilimi genellikle frekansın karesi ile artar. Böylece, yüksek frekanslı sesler, düşük frekanslı seslerden çok daha güçlü bir şekilde emilir. Örneğin, normal basınç ve sıcaklıkta, havada 5 kHz frekansında absorpsiyon katsayısı (her iki mekanizma nedeniyle) yaklaşık 3 dB/km'dir. Absorpsiyon frekansın karesi ile orantılı olduğundan, 50 kHz'de absorpsiyon katsayısı 300 dB/km'dir.
Katılarda absorpsiyon. Gazlarda ve sıvılarda meydana gelen ısıl iletkenlik ve viskozite nedeniyle ses yutma mekanizması katılarda da korunur. Ancak burada buna yeni absorpsiyon mekanizmaları eklenir. Katıların yapısındaki kusurlarla ilişkilidirler. Buradaki nokta, polikristal katı malzemelerin küçük kristalitlerden oluşmasıdır; ses içlerinden geçtiğinde, ses enerjisinin emilmesine yol açan deformasyonlar meydana gelir. Ses ayrıca kristalitlerin sınırlarında da saçılır. Ek olarak, tek kristaller bile ses absorpsiyonuna katkıda bulunan dislokasyon tipi kusurlar içerir. Dislokasyonlar, atom düzlemlerinin koordinasyonunun ihlalidir. Ses dalgası atomların titreşmesine neden olduğunda, dislokasyonlar hareket eder ve daha sonra iç sürtünme nedeniyle enerjiyi dağıtarak orijinal konumlarına dönerler. Dislokasyonlardan kaynaklanan absorpsiyon, özellikle kurşun zilin neden çalmadığını açıklar. Kurşun, çok fazla dislokasyonu olan yumuşak bir metaldir ve bu nedenle içindeki ses titreşimleri son derece hızlı bir şekilde bozulur. Ancak sıvı hava ile soğutulursa iyi çalacaktır. Düşük sıcaklıklarda dislokasyonlar sabit bir konumda "donar" ve bu nedenle hareket etmezler ve dönüşmezler. Ses enerjisi sıcaklığa.
MÜZİK AKUSTİĞİ
Müzikal sesler. Müzik akustiği, müzikal seslerin özelliklerini, onları nasıl algıladığımızla ilgili özelliklerini ve müzik aletlerinin ses mekanizmalarını inceler. Müzikal ses veya ton periyodik bir sestir, yani. belirli bir süre sonra tekrar tekrar tekrarlayan dalgalanmalar. Yukarıda, periyodik bir sesin, temel frekans f: 2f, 3f, 4f, vb.'nin katları olan frekanslara sahip salınımların toplamı olarak temsil edilebileceği söylendi. Titreşen tellerin ve hava sütunlarının müzikal sesler çıkardığı da kaydedildi. Müzikal sesler üç özellik ile ayırt edilir: gürlük, perde ve tını. Tüm bu göstergeler özneldir, ancak ölçülen değerlerle ilişkilendirilebilirler. Yükseklik esas olarak sesin yoğunluğu ile ilgilidir; müzik sistemindeki konumunu karakterize eden sesin perdesi, tonun frekansı ile belirlenir; Bir enstrümanın veya sesin diğerinden farklı olduğu tını, enerjinin harmonikler üzerindeki dağılımı ve bu dağılımın zaman içindeki değişimi ile karakterize edilir.
Ses perdesi. Bir müzikal sesin perdesi, frekansla yakından ilişkilidir, ancak perdenin değerlendirilmesi öznel olduğundan, onunla aynı değildir. Bu nedenle, örneğin, tek frekanslı bir sesin perdesinin tahmininin bir şekilde ses yüksekliğine bağlı olduğu bulundu. Hacimdeki önemli bir artışla, örneğin 40 dB ile, görünen frekans %10 oranında azalabilir. Pratikte, yüksekliğe olan bu bağımlılık önemli değildir, çünkü müzikal sesler tek frekanslı sesten çok daha karmaşıktır. Perde ve frekans arasındaki ilişki sorusunda, daha önemli bir şey daha var: Müzikal sesler harmoniklerden oluşuyorsa, algılanan perde hangi frekansla ilişkilendirilir? Bunun, spektrumdaki en düşük frekans değil, maksimum enerjiye karşılık gelen frekans olmayabileceği ortaya çıktı. Örneğin, 200, 300, 400 ve 500 Hz'lik bir dizi frekanstan oluşan bir müzik sesi, 100 Hz yüksekliğinde bir ses olarak algılanır. Yani perde, ses spektrumunda olmasa bile harmonik serinin temel frekansı ile ilişkilidir. Doğru, çoğu zaman temel frekans, spektrumda bir dereceye kadar mevcuttur. Perde ve frekansı arasındaki ilişkiden bahsetmişken, insan işitme organının özelliklerini unutmamak gerekir. Bu, kendi bozulmalarını ortaya çıkaran özel bir akustik alıcıdır (duymanın psikolojik ve öznel yönleri olduğu gerçeğinden bahsetmiyorum bile). Kulak bazı frekansları seçebilir, ayrıca ses dalgası içinde doğrusal olmayan bozulmalara uğrar. Frekans seçiciliği, sesin yüksekliği ile yoğunluğu arasındaki farktan kaynaklanmaktadır (Şekil 9). Orijinal sinyalde bulunmayan frekansların görünümünde ifade edilen doğrusal olmayan bozulmaları açıklamak daha zordur. Kulak reaksiyonunun doğrusal olmaması, çeşitli elemanlarının hareketinin asimetrisinden kaynaklanmaktadır. Biri karakteristik özellikler Doğrusal olmayan bir alıcı sistemin özelliği, f1 frekansındaki sesle uyarıldığında, 2f1, 3f1, ... harmonik tonlarının ve bazı durumlarda 1/2 f1 tipi alt harmoniklerin uyarılmasıdır. Ek olarak, doğrusal olmayan bir sistem f1 ve f2 iki frekansı tarafından uyarıldığında, içinde f1 + f2 ve f1 - f2 toplam ve fark frekansları uyarılır. İlk salınımların genliği ne kadar büyük olursa, "ekstra" frekansların katkısı o kadar büyük olur. Böylece kulağın akustik özelliklerinin doğrusal olmaması nedeniyle seste olmayan frekanslar görünebilir. Bu tür frekanslara subjektif tonlar denir. Sesin 200 ve 250 Hz frekanslı saf tonlardan oluştuğunu varsayalım. Yanıtın doğrusal olmaması nedeniyle, 250 - 200 = 50, 250 + 200 = 450, 2*200 = 400, 2*250 = 500 Hz, vb. ek frekanslar görünecektir. Dinleyiciye, seste bir dizi kombinasyon frekansı varmış gibi görünecektir, ancak görünüşleri aslında kulağın doğrusal olmayan tepkisinden kaynaklanmaktadır. Bir müzik sesi temel bir frekanstan ve onun harmoniklerinden oluştuğunda, temel frekansın fark frekansları tarafından etkin bir şekilde yükseltildiği açıktır. Doğru, çalışmalar, öznel frekansların yalnızca orijinal sinyalin yeterince büyük bir genliğinde ortaya çıktığını göstermiştir. Bu nedenle, geçmişte müzikte sübjektif frekansların rolünün büyük ölçüde abartılmış olması mümkündür.
Müzik standartları ve müzik sesinin perdesini ölçmek. Müzik tarihinde, tüm müzik yapısını belirleyen ana ton olarak farklı frekanslardaki sesler alınmıştır. Şimdi, birinci oktavın "la" notası için genel olarak kabul edilen frekans 440 Hz'dir. Ama geçmişte 400 Hz'den 462 Hz'e değişti. Bir sesin perdesini belirlemenin geleneksel yolu, onu standart bir diyapazonun tonuyla karşılaştırmaktır. Belirli bir sesin frekansının standarttan sapması, vuruşların varlığı ile değerlendirilir. Ayar çatalları hala kullanılmaktadır, ancak artık ses aralığının tamamında sorunsuz bir şekilde ayarlanabilen sabit bir frekans referans osilatörü (bir kuvars rezonatörlü) gibi perdeyi belirlemek için daha uygun cihazlar bulunmaktadır. Doğru, böyle bir cihazın kesin kalibrasyonu oldukça zordur. Sesin perdeyi ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir stroboskopik yöntem. müzik aleti flaş lambasının flaş hızını ayarlar. Lamba, bilinen bir frekansta dönen bir disk üzerindeki bir deseni aydınlatır ve tonun temel frekansı, stroboskopik aydınlatma altında disk üzerindeki desenin görünen hareket frekansından belirlenir. Kulak perde değişikliğine çok duyarlıdır, ancak duyarlılığı frekansa bağlıdır. Alt işitilebilirlik eşiği yakınında maksimumdur. Eğitimsiz bir kulak bile 500 ile 5000 Hz arasındaki frekanslardaki sadece %0,3 farkı algılayabilir. Duyarlılık eğitimle arttırılabilir. Müzisyenlerin çok gelişmiş bir perde duyusu vardır, ancak bu her zaman referans osilatör tarafından üretilen saf tonun frekansını belirlemede yardımcı olmaz. Bu, bir sesin frekansını kulaktan belirlerken, tınısının önemli bir rol oynadığını göstermektedir.
tını. Tını, aynı perde ve yüksekliğe sahip sesleri karşılaştırsak bile, müzik aletlerine ve seslere benzersiz özgünlüklerini veren müzikal seslerin özelliklerini ifade eder. Bu, tabiri caizse, ses kalitesidir. Tını, sesin frekans spektrumuna ve zaman içindeki değişimine bağlıdır. Birkaç faktör tarafından belirlenir: enerjinin üst tonlar üzerindeki dağılımı, sesin ortaya çıktığı veya durduğu anda meydana gelen frekanslar (geçiş tonları olarak adlandırılır) ve bunların bozulması, ayrıca yavaş genlik ve frekans modülasyonu. ses ("titreşim"). aşırı ton yoğunluğu. Orta kısmında bir tutam tarafından uyarılan gerilmiş bir ip düşünün (Şek. 15a). Hatta tüm harmoniklerin ortasında düğümler olduğundan, bunlar olmayacak ve salınımlar, f1 = v/2l'ye eşit temel frekansın tek harmoniklerinden oluşacaktır; burada v, ipteki dalganın hızıdır ve l, onun uzunluğu. Böylece sadece f1, 3f1, 5f1 vb. frekansları mevcut olacaktır. Bu harmoniklerin nispi genlikleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 15b.

Bu örnek, aşağıdaki önemli genel sonucu çıkarmamızı sağlar. Bir rezonans sisteminin harmonik seti, konfigürasyonu ile belirlenir ve enerjinin harmonikler üzerindeki dağılımı, uyarma yöntemine bağlıdır. İp ortasında uyarıldığında, temel frekans hakim olur ve hatta harmonikler tamamen bastırılır. İp orta kısmında sabitlenir ve başka bir yerde koparılırsa, temel frekans ve tek harmonikler bastırılacaktır. Detaylar çok farklı olabilse de, tüm bunlar diğer iyi bilinen müzik aletleri için geçerlidir. Enstrümanlar genellikle ses çıkarmak için bir hava boşluğuna, ses tablasına veya kornaya sahiptir. Bütün bunlar, tonların yapısını ve formantların görünümünü belirler. Şek. 16, çeşitli enstrümanlar ve sesler için dalga biçimlerini gösterir ve şek. Şekil 17, çeşitli yaygın enstrümanların sürekli tonları için bazı frekans spektrumlarını gösterir.

Pirinç. 16. Farklı enstrümanlarda ve farklı seslerde alınan "la" notasına karşılık gelen titreşim osilogramları.

Formantlar. Yukarıda bahsedildiği gibi, müzik aletlerinin ses kalitesi, enerjinin harmonikler arasındaki dağılımına bağlıdır. Birçok enstrümanın ve özellikle insan sesinin perdesini değiştirirken, harmoniklerin dağılımı değişir, böylece ana tonlar her zaman yaklaşık olarak aynı frekans aralığında bulunur, buna formant aralığı denir. Formantların varlığının nedenlerinden biri, ses tahtaları ve hava rezonatörleri gibi sesi yükseltmek için rezonans elemanlarının kullanılmasıdır. Doğal rezonansların genişliği, karşılık gelen frekanslardaki radyasyon verimliliğinin daha yüksek olması nedeniyle genellikle büyüktür. Pirinç enstrümanlar için formantlar, sesin yayıldığı zil tarafından belirlenir. Formant aralığına giren tonlar, her zaman güçlü bir şekilde vurgulanır, çünkü bunlar ile yayılırlar. maksimum enerji. Formantlar, bir müzik aletinin veya sesin seslerinin karakteristik nitel özelliklerini büyük ölçüde belirler.
Zamanla değişen tonlar. Herhangi bir enstrümanın sesinin tonu zaman içinde nadiren sabit kalır ve tını esasen bununla ilgilidir. Enstrüman uzun bir notayı sürdürdüğünde bile, sesi zenginleştiren hafif bir periyodik frekans ve genlik modülasyonu vardır - "vibrato". Bu özellikle keman gibi telli çalgılar ve insan sesi için geçerlidir. Piyano gibi birçok enstrüman için, sesin süresi, sabit bir tonun oluşması için zamanı olmayacak şekildedir - uyarılmış ses hızla artar ve ardından hızlı düşüşü takip eder. Tonların azalması genellikle frekansa bağlı etkilerden (akustik radyasyon gibi) kaynaklandığından, ton dağılımının bir ton boyunca değiştiği açıktır. Bazı enstrümanlar için zaman içinde tondaki değişimin doğası (sesin yükselme ve düşme oranı), Şekil 2'de şematik olarak gösterilmiştir. 18. Gördüğünüz gibi, yaylı çalgılar (pluck ve klavyeler) neredeyse sabit bir tona sahip değil. Bu gibi durumlarda, ses zaman içinde hızla değiştiğinden, üst tonların spektrumundan sadece şartlı olarak bahsetmek mümkündür. Yükselme ve düşme özellikleri de bu enstrümanların tınısının önemli bir parçasıdır.

geçiş tonları Bir tonun harmonik kompozisyonu, genellikle ses uyarımından sonra kısa bir süre içinde hızla değişir. Tellere vurularak veya kopartılarak sesin uyarıldığı enstrümanlarda, daha yüksek harmoniklere (ayrıca çok sayıda harmonik olmayan bileşene) atfedilebilen enerji, ses başladıktan hemen sonra maksimumdur ve bir saniyenin bir bölümünden sonra bu frekanslar solmak. Geçiş adı verilen bu tür sesler, çalgının sesine belirli bir renk verir. Piyanoda, çekicin ipe çarpması sonucu oluşurlar. Bazen aynı tını yapısına sahip müzik aletleri ancak geçiş tonlarıyla ayırt edilebilir.
MÜZİK ENSTRÜMANLARININ SESİ
Müzikal sesler birçok yönden uyarılabilir ve değiştirilebilir ve bu nedenle müzik aletleri çeşitli biçimlerle ayırt edilir. Enstrümanlar çoğunlukla müzisyenler tarafından ve bilimsel teoriye başvurmayan yetenekli ustalar tarafından yaratıldı ve geliştirildi. Bu nedenle akustik bilimi, örneğin bir kemanın neden böyle bir şekle sahip olduğunu açıklayamaz. Bununla birlikte, bir kemanın ses özelliklerini, çalımının genel prensipleri ve yapılışı açısından tanımlamak oldukça mümkündür. Bir enstrümanın frekans aralığı genellikle temel tonlarının frekans aralığı olarak anlaşılır. Bir müzik aleti en az üç oktav (büyük bir organ on oktav) yayarken, insan sesi yaklaşık iki oktavlık bir yayılıma sahiptir. Çoğu durumda, tonlar duyulabilir ses aralığının en ucuna kadar uzanır. Müzik aletlerinin üç ana parçası vardır: bir salınım elemanı, onun uyarılması için bir mekanizma ve salınan eleman ile çevreleyen hava arasında akustik iletişim için bir yardımcı rezonatör (korna veya ses tahtası). Müzikal ses zaman içinde periyodiktir ve periyodik sesler bir dizi harmonikten oluşur. Tellerin ve sabit uzunluktaki hava kolonlarının titreşimlerinin doğal frekansları harmonik olarak ilişkili olduğundan, birçok enstrümanda ana titreşen elemanlar teller ve hava kolonlarıdır. Birkaç istisna dışında (flüt bunlardan biridir), enstrümanlarda tek frekanslı sesler alınamaz. Ana vibratör uyarıldığında, imalar içeren bir ses ortaya çıkar. Bazı vibratörlerin rezonans frekansları harmonik bileşenler değildir. Bu tür enstrümanlar (örneğin davullar ve ziller) orkestra müziğinde özel ifade ve ritim vurgusu için kullanılır, ancak melodik gelişim için kullanılmaz.
Telli çalgılar. Titreşimli bir sicim kendi başına zayıf bir ses yayıcıdır ve bu nedenle telli bir enstrümanın hissedilir yoğunlukta sesi uyarmak için ek bir rezonatöre sahip olması gerekir. Kapalı bir hava hacmi, bir güverte veya her ikisinin bir kombinasyonu olabilir. Enstrümanın sesinin doğası da tellerin uyarılma şekliyle belirlenir. L uzunluğundaki sabit bir dizinin temel titreşim frekansının şu şekilde verildiğini daha önce görmüştük.

burada T, ipin gerilim kuvvetidir ve rL, ipin birim uzunluğu başına kütledir. Bu nedenle frekansı üç şekilde değiştirebiliriz: uzunluk, gerilim veya kütleyi değiştirerek. Birçok enstrüman, temel frekansları uygun gerilim ve kütle seçimi ile belirlenen, aynı uzunlukta az sayıda tel kullanır. Diğer frekanslar, telin uzunluğunu parmaklarınızla kısaltarak elde edilir. Piyano gibi diğer enstrümanlar, her nota için önceden ayarlanmış birçok telden birine sahiptir. Frekans aralığının geniş olduğu bir piyanoyu akort etmek, özellikle düşük frekans bölgesinde kolay bir iş değildir. Tüm piyano tellerinin gerilim kuvveti hemen hemen aynıdır (yaklaşık 2 kN) ve tellerin uzunluğu ve kalınlığı değiştirilerek frekans çeşitliliği elde edilir. Yaylı bir çalgı, bir yolma (örneğin, bir arp veya banjo), bir darbe (piyanoda) veya bir yay ile (keman ailesinin müzik aletleri durumunda) uyarılabilir. Her durumda, yukarıda gösterildiği gibi, harmoniklerin sayısı ve genlikleri, sicimin uyarılma şekline bağlıdır.
piyano. Bir telin uyarılmasının bir darbe ile üretildiği bir enstrümanın tipik bir örneği, piyanodur. Enstrümanın geniş ses tablası çok çeşitli biçimler sağlar, bu nedenle tınısı herhangi bir heyecanlı nota için çok tekdüzedir. Ana formantların maksimumu, 400-500 Hz mertebesindeki frekanslarda meydana gelir ve daha düşük frekanslarda, tonlar özellikle harmonikler açısından zengindir ve temel frekansın genliği, bazı tonlardan daha azdır. Piyanoda, en kısa teller dışındaki tüm çekiç vuruşu, telin bir ucundan 1/7'si uzunluğunda bir noktaya düşer. Bu genellikle, bu durumda temel frekansa göre uyumsuz olan yedinci harmoniğin önemli ölçüde bastırılmasıyla açıklanır. Ancak, malleus'un sonlu genişliği nedeniyle, yedinciye yakın bulunan diğer harmonikler de bastırılır.
Keman ailesi. Keman enstrüman ailesinde, uzun notalar, telin titreşmesini sağlamak için tellere değişken bir itici güç uygulayan bir yay tarafından üretilir. Hareketli bir yayın etkisi altında, gerilme kuvvetinin artması nedeniyle ip kopuncaya kadar sürtünme nedeniyle yana doğru çekilir. Orijinal konumuna geri dönerek tekrar yay tarafından taşınır. Bu işlem tekrarlanır, böylece dize periyodik bir işleme tabi tutulur. dış güç. Artan boyut ve azalan frekans aralığına göre, ana yaylı çalgılar şu şekilde düzenlenmiştir: keman, viyola, çello, kontrbas. Bu enstrümanların frekans spektrumları, tonlar açısından özellikle zengindir, bu da şüphesiz onların seslerine özel bir sıcaklık ve ifade gücü verir. Keman ailesinde, titreşimli tel akustik olarak hava boşluğuna ve enstrümanın gövdesine bağlıdır, bu da esas olarak çok geniş bir frekans aralığını işgal eden formantların yapısını belirler. Keman ailesinin büyük temsilcileri, düşük frekanslara kaydırılmış bir dizi formant'a sahiptir. Bu nedenle, keman ailesinin iki çalgısında alınan aynı nota, tınıların yapısındaki farklılık nedeniyle farklı bir tını rengi kazanır. Keman, gövdesinin şeklinden dolayı 500 Hz civarında belirgin bir rezonansa sahiptir. Bu frekansa yakın bir nota çalındığında "kurt tonu" adı verilen istenmeyen titreşimli bir ses üretilebilir. Keman gövdesinin içindeki hava boşluğu da, ana kısmı 400 Hz'e yakın olan kendi rezonans frekanslarına sahiptir. Özel şekli nedeniyle, kemanın çok sayıda yakın aralıklı rezonansı vardır. Kurt tonu hariç hepsi, çıkarılan sesin genel spektrumunda gerçekten göze çarpmıyor.
Rüzgar aletleri. Nefesli çalgılar. Sonlu uzunluktaki silindirik bir borudaki havanın doğal titreşimleri daha önce tartışılmıştı. Doğal frekanslar, temel frekansı borunun uzunluğuyla ters orantılı olan bir dizi harmonik oluşturur. Nefesli çalgılardaki müzikal sesler, hava sütununun rezonans uyarımı nedeniyle ortaya çıkar. Hava titreşimleri, ya rezonatör duvarının keskin kenarına düşen hava jetindeki titreşimlerle ya da hava akışındaki dilin esnek yüzeyinin titreşimleriyle uyarılır. Her iki durumda da, alet namlusunun lokalize bir bölgesinde periyodik basınç değişiklikleri meydana gelir. Bu uyarma yöntemlerinden ilki, "kenar tonlarının" oluşmasına dayanmaktadır. Keskin kenarlı kama şeklindeki bir engel tarafından kırılan yuvadan bir hava akışı çıktığında, periyodik olarak girdaplar ortaya çıkar - önce bir tarafta, sonra kamanın diğer tarafında. Oluşumlarının sıklığı arttıkça, hava akışının hızı da artar. Böyle bir cihaz akustik olarak rezonans eden bir hava kolonuna bağlanırsa, o zaman kenar ton frekansı hava kolonunun rezonans frekansı tarafından "yakalanır", yani. girdap oluşum sıklığı hava sütunu tarafından belirlenir. Bu koşullar altında, hava sütununun ana frekansı, yalnızca hava akış hızı belirli bir minimum değeri aştığında uyarılır. Bu değeri aşan belirli bir hız aralığında, kenar tonunun frekansı bu temel frekansa eşittir. Daha da yüksek bir hava akış hızında (rezonatör ile iletişim olmadığında kenar frekansının rezonatörün ikinci harmoniğine eşit olacağı hıza yakın), kenar frekansı aniden iki katına çıkar ve tüm sistem tarafından yayılan perde döner. bir oktav daha yüksek olacak. Buna taşma denir. Kenar tonları, org, flüt ve pikolo gibi enstrümanlarda hava sütunlarını heyecanlandırır. Flüt çalarken icracı, uçlardan birinin yakınındaki bir yan deliğe yandan üfleyerek kenar tonlarını heyecanlandırır. "D" ve üzeri bir oktavın notaları, namlunun efektif uzunluğunun değiştirilmesi, yan deliklerin açılması, normal bir kenar tonu ile elde edilir. Daha yüksek oktavlar abartılı. Bir nefesli çalgı sesini uyarmanın bir başka yolu, sazlardan yapıldığı için saz adı verilen salınımlı bir dil tarafından hava akışının periyodik olarak kesilmesine dayanır. Bu yöntem çeşitli nefesli ve üflemeli çalgılarda kullanılır. Tek kamışlı (örneğin klarnet, saksafon ve akordeon tipi enstrümanlarda olduğu gibi) ve simetrik çift kamışlı (örneğin obua ve fagotta olduğu gibi) seçenekler vardır. Her iki durumda da salınım süreci aynıdır: Bernoulli yasasına göre basıncın düştüğü dar bir boşluktan hava üflenir. Aynı zamanda, baston boşluğa çekilir ve onu kaplar. Akış olmadığında elastik baston düzelir ve işlem tekrarlanır. Üflemeli çalgılarda, flütte olduğu gibi gamın notalarının seçimi yan delikler açılarak ve aşırı üflenerek yapılır. Her iki ucu açık olan ve tam bir armoni aralığına sahip olan bir borunun aksine, yalnızca bir ucu açık olan bir borunun yalnızca tek harmonikleri vardır (yukarıya bakın). Bu, klarnetin konfigürasyonudur ve bu nedenle harmonikler bile içinde zayıf bir şekilde ifade edilir. Klarnetteki aşırı üfleme, ana olandan 3 kat daha yüksek bir frekansta gerçekleşir. Obuada ikinci harmonik oldukça yoğundur. Klarnetten farkı, deliğinin konik bir şekle sahip olması, klarnette ise deliğin enine kesitinin uzunluğunun çoğunda sabit olmasıdır. Konik bir fıçıdaki frekansları hesaplamak, silindirik bir borudakinden daha zordur, ancak yine de tam bir üst ton aralığı vardır. Bu durumda, dar ucu kapalı olan konik bir borunun salınım frekansları, her iki ucu açık olan silindirik bir borunun salınım frekansları ile aynıdır.
Pirinç üflemeli çalgılar. Horn, trompet, kornet-a-piston, trombon, horn ve tuba dahil olmak üzere pirinç, hareketi özel olarak şekillendirilmiş bir ağızlık ile birlikte çift kamışınkine benzer olan dudaklar tarafından heyecanlanır. Ses uyarımı sırasındaki hava basıncı, burada nefesli rüzgarlardan çok daha yüksektir. Pirinç üflemeli çalgılar, kural olarak, bir zil ile biten silindirik ve konik bölümlere sahip metal bir fıçıdır. Bölümler, tüm harmonik aralığı sağlanacak şekilde seçilir. Namlunun toplam uzunluğu boru için 1,8 m'den tuba için 5,5 m'ye kadar değişmektedir. Tuba, akustik nedenlerle değil, kullanım kolaylığı için salyangoz şeklindedir. Sabit bir namlu uzunluğu ile, icracı yalnızca namlunun doğal frekansları tarafından belirlenen notalara sahiptir (ayrıca, temel frekans genellikle "alınmaz") ve ağızlıktaki artan hava basıncı ile daha yüksek harmonikler uyarılır. Böylece, sabit uzunlukta bir borazan üzerinde sadece birkaç nota (ikinci, üçüncü, dördüncü, beşinci ve altıncı harmonikler) çalınabilir. Diğer üflemeli çalgılarda, harmonikler arasındaki frekanslar, namlu uzunluğundaki bir değişiklikle alınır. Trombon, bu anlamda benzersizdir, namlunun uzunluğu, geri çekilebilir U şeklindeki kanatların yumuşak hareketi ile düzenlenir. Tüm skalanın notaları, gövdenin uyarılmış tonlamasındaki bir değişiklikle kanatların yedi farklı pozisyonuyla sağlanır. Diğer pirinç aletlerde bu, namlunun toplam uzunluğunu, değişen uzunluklarda ve kombinasyonlarda üç yan delik ile etkili bir şekilde artırarak elde edilir. Bu, yedi farklı namlu uzunluğu verir. Trombonda olduğu gibi, tüm gamın notaları, bu yedi gövde uzunluğuna karşılık gelen farklı ton serilerinin uyarılmasıyla çalınır.
Tüm pirinç enstrümanların tonları harmonikler açısından zengindir. Bu, esas olarak, yüksek frekanslarda ses emisyonunun verimliliğini artıran bir zilin varlığından kaynaklanmaktadır. Trompet ve korna, borazandan çok daha geniş bir armonik yelpazesi çalmak üzere tasarlanmıştır. I. Bach'ın eserlerindeki solo trompet bölümü, serinin dördüncü oktavında bu enstrümanın 21. harmoniğine ulaşan birçok pasaj içerir.
Vurmalı çalgılar. Vurmalı çalgılar, çalgının gövdesine vurarak ve böylece serbest titreşimlerini uyararak ses çıkarır. Titreşimlerin de bir darbeyle uyarıldığı piyanodan, bu tür enstrümanlar iki açıdan farklıdır: titreşen bir gövde harmonik tonlar vermez ve kendisi ek bir rezonatör olmadan ses yayabilir. Vurmalı çalgılar arasında davullar, ziller, ksilofon ve üçgen bulunur. Katılarda daha fazla salınım türü olduğundan, katıların salınımları aynı şekle sahip bir hava rezonatörünün salınımlarından çok daha karmaşıktır. Böylece sıkıştırma, eğilme ve burulma dalgaları metal bir çubuk boyunca yayılabilir. Bu nedenle, silindirik bir çubuk, silindirik bir hava sütunundan çok daha fazla titreşim moduna ve dolayısıyla rezonans frekanslarına sahiptir. Ayrıca bu rezonans frekansları harmonik bir seri oluşturmaz. Ksilofon, katı çubukların bükülme titreşimlerini kullanır. Titreşen ksilofon çubuğunun temel frekansa üst ton oranları: 2.76, 5.4, 8.9 ve 13.3. Titreşim çatalı, salınan kavisli bir çubuktur ve ana salınım türü, her iki kol aynı anda birbirine yaklaştığında veya birbirinden uzaklaştığında meydana gelir. Titreşim çatalında harmonik tonlar dizisi yoktur ve yalnızca temel frekansı kullanılır. İlk tonunun frekansı, temel frekansın 6 katından fazladır. Bir başka tereddüt örneği sağlam vücut müzikal sesler çıkaran bir zildir. Çanların boyutları farklı olabilir - küçük bir zilden çok tonlu kilise çanlarına. Zil ne kadar büyük olursa, çıkardığı sesler o kadar düşük olur. Çanların şekli ve diğer özellikleri, asırlık evrimleri sırasında birçok değişikliğe uğramıştır. Çok az sayıda işletme, büyük beceri gerektiren üretimleriyle uğraşmaktadır. Zilin ilk tını serisi harmonik değildir ve tınlama oranları farklı ziller için aynı değildir. Böylece, örneğin, büyük bir çan için, yüksek ton frekanslarının temel frekansa ölçülen oranları 1.65, 2.10, 3.00, 3.54, 4.97 ve 5.33 idi. Ancak, enerjinin tınılar üzerindeki dağılımı, zil vurulduktan hemen sonra hızla değişir ve çanın şekli, baskın frekanslar birbiriyle yaklaşık olarak harmonik olarak ilişkili olacak şekilde seçilmiş gibi görünmektedir. Zilin perdesi, temel frekans tarafından değil, vuruştan hemen sonra baskın olan nota tarafından belirlenir. Yaklaşık olarak çanın beşinci tonuna karşılık gelir. Bir süre sonra, zil sesinde alt tonlar baskın olmaya başlar. Tamburda titreşen eleman, gerilmiş bir ipin iki boyutlu bir analogu olarak kabul edilebilecek, genellikle yuvarlak olan bir deri zardır. Müzikte davul tel kadar önemli değildir, çünkü doğal frekansları armonik değildir. Bunun istisnası, zarı bir hava rezonatörü üzerine gerilmiş olan timpanidir. Davul tonlama dizisi, kafanın kalınlığı radyal yönde değiştirilerek harmonik hale getirilebilir. Böyle bir davulun bir örneği, klasik Hint müziğinde kullanılan tabladır.
Bakınız - ses yayılımının karakterinin incelendiği akustik bölüm. hareketli bir ortamda veya bir ses kaynağı veya alıcısı hareket halindeyken dalgaların emisyonu ve alımı. Atmosferin yanı sıra sürekli hareket halinde olan denizlerdeki ve okyanuslardaki su, tüm bunlar ... ... Fiziksel Ansiklopedi

AKUSTİK- (Dinlediğim Yunanca akouo'dan), fiziğin en eski ve en gelişmiş dallarından biri olan ses doktrini. Akustik, 1) genel, 2) fizyolojik, 3) atmosferik, 4) mimari, 5) müzikal olarak ayrılabilir. Genel akustik süreçleri inceler ... ...

Müziğin en küçük yapısal öğesi. Tüm duyulabilir müzikal olmayan seslerle karşılaştırıldığında, işitme organının cihazı, ilham perilerinin iletişimsel doğası tarafından belirlenen bir dizi özelliğe sahiptir. sanat ve estetik müzisyenlerin istekleri ve ... ... Müzik Ansiklopedisi

SES- bir aracı ortamın (hava) yardımıyla kulağımız tarafından algılanan elastik bir cismin titreşimlerinden başka bir şey değildir. Müzikte kullanılan üçüne ton denir. Bazen her iki kelime de özel bir anlamda kullanılır; örneğin: ... ... Riemann'ın müzik sözlüğü

Alt kontroktavdan beşinci oktava kadar (16 ila 4000 4500 Hz) temel bir perdeye sahip olabilir. Hacmi ağrı eşiğini aşamaz (Bkz. Ağrı eşiği). Süre ve tını açısından, Z. m. çok ... ... Büyük sovyet ansiklopedisi

- (Yunanca akustikos işitsel, dinleme), en düşük frekanslardan (şartlı olarak 0 Hz'den) son derece yüksek frekanslara (1011 1013 Hz) kadar elastik titreşimleri ve dalgaları, bunların vücut üzerindeki etkilerini ve çeşitli uygulamaları inceleyen bir fizik alanı. A. biri ... ... Fiziksel Ansiklopedi

Geniş anlamda, esnek bir ortamın salınım hareketi gaz, sıvı veya TV içinde dalgalar şeklinde yayılır. medya elastik dalgalarla aynıdır; dar anlamda insan ve hayvanların işitme organları tarafından öznel olarak algılanan bir olgudur. ... ... Fiziksel Ansiklopedi

SES- Dalga şeklinde yayılan SES salınım hareketleri maddi ortam; kulağa ulaşan bu tür hareketler, içinde işitsel duyumun nedeni olan tahriş yaratır (ayrıca bkz. Akustik). Böylece ortamda 3 ortaya çıkabilir, içinde ... ... Büyük Tıp Ansiklopedisi

- (Yunanca akuein'den duymak için). Seslerin yasalarını ve özelliklerini belirleyen fizik bölümü. Sözlük yabancı kelimeler Rus diline dahildir. Chudinov A.N., 1910. AKUSTİK 1) ses doktrini (fiziğin bir parçası); 2) işitme koşulu; örneğin salon akustiği… Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

Ses doktrininin Yunanca adından alınmıştır. Ses, tamburlu zarına çarptığında işitme organımız tarafından algılanan duyumdur, elastik titreşim tarafından üretilen ses dalgaları (bir dizi ardışık yoğunlaşma ve havanın seyrekleşmesi) ... ... Brockhaus ve Efron Ansiklopedisi

aktif akustik;
pasif akustik

Aktif hoparlör seçimi

"ArtZvuk" çevrimiçi mağazasındaki profesyonel akustik, çalışma ilkelerine göre bölünmüş iki ana tiple temsil edilir:

aktif akustik;
pasif akustik

Profesyonel akustik sistemlerin çoğunlukla sadece uzmanlar tarafından kullanıldığına dair bir görüş var. Ama aslında aktif hoparlörler sadece çok pahalı sistemlerde olmayabilir. Müşterilerimize bu ürünler hakkında tavsiyelerde bulunurken, çalışmalarının ilkelerini, dezavantajlarını ve avantajlarını anlamalarına yardımcı oluyoruz.

Aktif hoparlör seçimi

Bir bar, restoran, ev veya ofis için bir hoparlör sistemi seçmek ve satın almak başlangıçta çok zor bir iştir. Bu öncelikle tüketicilerin farklı zevklere sahip olmasından ve herkes için doğru ses algısının da tamamen bireysel olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle aktif akustik seçimine karar vermeden önce sesini dinlemek ve tüm kalite kriterlerini karşıladığından emin olmak gerekir ve ses sinyalinin amplifikasyonu bu süreçte ana rollerden birini oynar.

Sesi nasıl yükseltebilirsiniz ve profesyonel akustik bu süreçte nasıl davranır? İki yöntem vardır. Birincisi, ses sinyalini hoparlörlere çarpmadan önce amplifikatöre göndermek ve ikinci yöntem, amplifikatörün yapıldığı hoparlör sisteminin kendisiyle (veya daha doğrusu hoparlörleri) çalışır. İkinci seçenek ya ucuz hoparlörlerde ya da profesyonel ekipmanlarda ya da çok pahalı stüdyo monitörlerinde kullanılır. Ayrıca, her tür akustik sistemin kendi avantaj ve dezavantajlarının olduğunu ve bunların da ayrı ayrı düşünülebilecek ve oda tipi için ses kriterlerini seçebileceklerini belirtmekte fayda var. bu sistem kullanılacak.

Aktif sistemin avantajlarının öncelikle pasif numunenin kolonlarının dezavantajları tarafından belirlendiğine dikkat edilmelidir. Bu, aktif akustiğin başlıca kazanan yönleri arasında şunlar olduğu anlamına gelir:

hoparlör sisteminin en net sesi vereceği bileşenleri sürekli aramaya gerek yok;
orijinal olarak belirli bir akustik sistemde kullanılması amaçlanmayan pahalı amplifikatörleri satın almaya gerek yoktur (pasif akustik sistemlerde amplifikatör gücü sorunu çok daha akut ve çoğu zaman inatçıdır);
geçit çok fazla çıkış gücü almadığından aşırı ısınmaz.

Aktif akustik satın alacaksanız, amplifikatör ile hoparlör arasında doğrudan bağlı olan ve maksimum yük sırasında hoparlör üzerindeki yükün değiştirilmesini mümkün kılan, cihazın zarar görmesini engelleyen kurulan bağlantıya da dikkat edin.

Malzemenin ilk bölümünde, bir bilgisayara dayalı yüksek kaliteli bir ses sistemi oluşturmanın ana varsayımları göz önünde bulunduruldu ve uygulama kapsamı dikkate alınarak bir ses kartı seçimi konusunda tavsiyeler verildi. Bu makale akustik sistemlerin seçilmesi konusunu ele alacaktır.

İlk olarak, biraz terminoloji. "Akustik sistem" kavramı, dönüştürmek için belirli bir cihazı ifade eder. elektrik enerjisi akustik içine. Bu tür bir dönüştürme, çeşitli yayıcı türleri kullanılarak gerçekleştirilebilir - dinamik *, elektrostatik **, NXT *** vb. En yaygın olanı, ilk dönüşüm türüdür - yapının nispeten düşük fiyatı ve "her toz lekesini üflemeden" ek güçlük çekmeden çalışması olasılığı nedeniyle. Elektrostatik emitörler çoğunlukla yüksek kaliteli akustik sistemlerde kullanılır, bu yüzden bugün onlardan bahsetmeyeceğiz ve NXT'lerin çoğu çok vasat bir sese sahip ve sadece kasanın küçük bir kalınlığı ve böyle bir kılık değiştirme yeteneği ile çekiyor. iç hoparlör.

* Dinamik hoparlörler - hoparlörlü tüm hoparlörlere aşinadır. Ses emisyonu, bobine uygulanan (amplifikatörden) yeterince büyük bir genliğe ve akım gücüne sahip bir sinyal kullanarak bir manyetik alandaki bir ses bobininin uyarılması nedeniyle oluşur. Bobinden gelen titreşim, difüzöre iletilir - koni biçimli veya düz, kenarları esnek bir süspansiyona sabitlenmiş olup, titreşimlere maksimum özgürlük ve diyaframın (difüzör) hassas merkezlenmesini sağlar.

** Elektrostatik hoparlörler farklı şekilde tasarlanmıştır. İki plaka arasında, en güçlü elektrostatik alanda, geniş bir alana sahip metalize bir zar vardır; bir akımın etkisi altında "tüm vücut ile" salınır.

*** NXT, aslında aynı hoparlörler, sadece manyetik sistemin gücünün ve difüzörün alanının oranı burada farklıdır: ses bobini küçüktür ve difüzör - düz hafif bir zar - olabilir çok büyük olmak. Bu nedenle, tüm yapının sığ derinliğini sağlamak mümkündür. Bazen difüzör boyanır ve çerçevelenir - “sondajlı bir resim” elde edilir. Bununla birlikte, koninin çok geniş alanı ve düşük sertliği nedeniyle, NXT yalnızca orta frekansları ve kısmen yüksek frekansları yeniden üretebilir. Bu nedenle NXT, tam teşekküllü sistemlerde yalnızca ek emitörler olarak veya yüksek kalite gereksinimlerinin dayatılmadığı bir odanın arka plan seslendirme aracı olarak kullanılır.

Dinamik hoparlör sistemleri (bundan böyle sadece hoparlörler veya hoparlörler olarak anılacaktır) ya pasif ya da aktiftir. İkinci durumda, güç amplifikatörü hoparlör kabininin içinde bulunur. Kural olarak, aktif hoparlörler, özelliklerine göre önceden seçilmiş bir amplifikatör ile donatılmıştır, amplifikatörden hoparlörlere minimum kablo uzunluğuna sahiptir ve ayrıca kullanıcıyı "hoparlör" kabloları satın almaktan kurtarır. Ancak, tüm bunlar esas olarak az çok yüksek kaliteli stüdyo aktif hoparlörleri (ses monitörleri) ve üst düzey Hi-Fi modelleri için geçerlidir. Uygun fiyatlı multimedya akustiğinde, hiç kimse özel bir amplifikatör ve hoparlör seçimiyle uğraşmaz ve aktif hoparlörler yalnızca kullanıcıların rahatlığı için yapılır - böylece bu tür hoparlörleri doğrudan ses kartı çıkışına bağlayabilirsiniz. Pasif hoparlörler geçişte daha az uygundur, bir amplifikatörün kendi kendine seçilmesi ihtiyacını ortaya çıkarır. Ancak bu seçim, sistemin ses kalitesini daha esnek bir şekilde etkilemenize olanak tanır.

Hoparlör Seçimi

Sütunları seçmeye başlamadan önce kendinize şu soruyu sorun: “Sonuç olarak ne elde etmek istiyorum?” Bu sorunun cevabı tipini, sınıfını ve maliyetini doğrudan belirleyecektir.

stereo sistemler

Arka planda müzik dinlemek için ucuz hoparlörler yapacak - seçim çok büyük, fiyatlar 20-40 dolar civarında. Stereo olarak kabul edilebilir, “neredeyse Hi-Fi”, ses kalitesine sahip bir müzik elde etme arzusu, ortalama maliyeti 50 ila 100 dolar arasında değişen tam boyutlu 2.0 hoparlör sistemlerinin satın alınması anlamına gelir. örnek.

Tabii ki, multimedya sınıfında başka ilginç modeller de var, ama burada kusura bakmayın - hepsini tanımlayacak fiziksel bir yeteneğimiz yok. Makalede trifoniklerden (2.1 sistemler) bahsedilmemesiyle ilgili olası bir soruyu öngörerek açıklayalım: bu tür modeller çoğunlukla amaçlı müzik dinlemek için değil, yalnızca “genel olarak” bir bilgisayarı seslendirmek için oluşturulur. Çok fazla para harcamak istemediğinizde, ancak aynı zamanda güçlü bir bas elde etme ve masada minimum yer kaplama arzusu olduğunda, bir trifonik değerli bir seçim olacaktır, ancak dengeli olmayı unutabilirsiniz. bu durumda ses Ancak oyunlar ve filmler için bu yeterli olacaktır. Bir kez daha hatırlayın: multimedya sınıfının sistemlerinden bahsediyoruz. Profesyonel veya üst düzey ev ekipmanlarından oluşan 2.1 kitleri tamamen farklı bir hikaye, ancak bu durumda fiyatlar, küçük uydulara ve bir subwoofer'a sahip “cheburashkas” ortalama trifoniklerin fiyatlarından en az bir büyüklük sırası olacaktır. ayakkabı kutusu büyüklüğünde.

Multimedya sistemlerinin sağladığından daha iyi ses elde etme arzusu bir ikileme yol açar. Bunun bir yolu, ayrı bir amplifikatöre sahip Hi-Fi sınıfı hoparlörler satın almaktır. Ve bu, gururla Hi-Fi olarak adlandırılan ve bir çift hoparlör için 150 dolara satılan ucuz Çin ürünleri değil, çok sayıda tanınmış markanın modelleri anlamına geliyor. Bir çift hoparlör ve iyi bir amplifikatör seti yaklaşık 500 $ ve daha fazlaya mal olacak. Örnek vermek mantıklı değil, çünkü multimedyadan farklı olarak çok sayıda değerli seçenek var, burada ilginç sesli modelleri saymak için iki elin parmakları yeterli.

İkinci yol, profesyonel yakın alan monitörleri satın almaktır. Özünde, bunlar aynı zamanda aktif 2.0 hoparlörlerdir, ancak amplifikatörlerin, hoparlörlerin ve bir bütün olarak yapının kalitesi, multimedya sistemlerinden tamamen farklı bir seviyededir. Nötr ve doğru bir sese sahip oldukları ve ses mühendisinin kayıttaki tüm kusurları tespit etmesine yardımcı oldukları için, orijinal olarak sesi izlemek üzere tasarlandıkları için bunlara monitör denir. Ama bu teoride. Pratikte, gerçek monitörler, çift başına 1000 dolardan, hatta 2000 dolardan fazlaya mal olan modeller olarak adlandırılabilir. Ucuz monitörler sadece kısmen olarak adlandırılabilir: profesyonel ses ekipmanı standartlarına göre düşük maliyet, geliştiricileri uzlaşmaya zorlar ve giriş seviyesi monitör hoparlörlerinin çoğu, ses kalitesi açısından “en iyi” multimedya modellerinden daha iyi değildir. Ancak monitörler yüksek kalitede olsa bile, burada “dürüst” sesin müzik dinlemek için her zaman uygun olmaktan uzak olduğu unutulmamalıdır: kaydın tüm eksiklikleri yüzeye çıkar. Bu nedenle, seçilen monitörleri gıyaben, akustik olarak işlenmiş bir odada ve bildiğiniz kayıtları kullanarak elbette dinleyin. Yalnızca düşünceli ve nispeten uzun bir dinleme, hoparlörlerin size kişisel olarak nasıl uyduğu hakkında bir fikir verecektir. Bu kural, hem stereo hem de çok kanallı diğer akustikler için geçerlidir.

Multimedya sınıfı sistemlerin ses kalitesini gerçekten aşan bir ses kalitesi elde etmek için, aktif yakın alan monitörlerini (şartlı olarak "masaüstü" modelleri) 450 $ veya daha iyi bir fiyata - çift başına 600 $'dan düşünmek mantıklıdır. 1.000 doların altındaki dikkate değer modeller arasında Roland DS7, E-Mu PM5, Yamaha HS80M, Event TR-8, KRK RP6 ve RP8 yer alıyor.

1000 doların üzerindeki kategoride, seçim çok daha geniş ve ses kalitesi ezici bir çoğunlukla daha iyi. Aktif monitörleri seçerken dikkatli olun: genellikle fiyat bir çift için değil, bir hoparlör için belirtilir, çünkü multimedya sistemlerinden farklı olarak, her monitör aynı anda hem stereo hem de çok kanallı sistemleri birleştirmenize izin veren eksiksiz bir cihazdır. modeller.

Çok kanallı sistemler

Stereo sistemler gibi, çok kanallı sistemler de farklı sınıflarda gelir: multimedya (dahili amplifikatör ve genellikle bir Dolby Digital / DTS kod çözücü ile hazır 5.1 veya 7.1 setleri), “profesyonel” (stüdyo monitörlerinden ve bir stüdyo subwoofer'ından oluşur) ) ve Hi-Fi (harici AV alıcılı hazır veya düzenlenmiş hoparlör setleri). Seçim ve bağlantı kolaylığı açısından, aktif multimedya sistemleri en basitidir. 200-400 $ karşılığında alıcı, uydu hoparlörleri, bir subwoofer, gerekli kablolar ve uzaktan kumandadan oluşan kullanıma hazır bir kit alır. Bu seçenekler, küçük bir "kişisel" ev sinema sistemi düzenlemek ve bilgisayar oyunlarını puanlamak için mükemmeldir. Her zamanki gibi, aşağıda birkaç dikkate değer sistem bulunmaktadır. "kadife" ses

Sistem bir dekoder ile donatılmışsa, bilgisayardan bir dizi hoparlöre stereo çok kanallı bir sinyal sağlamak için tek bir dijital (optik veya koaksiyel) kablo yeterlidir. Hoparlör setinde yerleşik bir kod çözücü yoksa, ön, arka ve orta kanalların yanı sıra subwoofer'ın sinyalini analog biçimde ileten birkaç kablo ile PC ses kartına bağlanacaktır. Kod çözücüsüz modellerin daha uygun ve daha ucuz olduğunu belirtmekte fayda var. Aynı şekilde, çoğu modern "oyun" kartı çok kanallı sesi destekler ve tanım gereği, bir PC, pahalı olmayan hoparlörlerin donanım kod çözücüsünden daha fazla ayara sahiptir ve bir ses kartındaki DAC'nin kalitesinin neredeyse daha yüksek olması garanti edilir.

Multimedya çok kanallı bir set seçerken, oldukça büyük hoparlörlere sahip bir sistemin bile stereo olarak müzik çalacağını, 70-100 $ fiyat aralığındaki iyi 2.0 hoparlörlerden neredeyse her zaman DAHA KÖTÜ olduğunu hatırlamakta fayda var. Tabii ki, çok kanallı bir set, ayrı bir subwoofer'ın varlığı nedeniyle daha güçlü baslara sahip olacaktır, ancak ayrıntı, tınıların doğallığı, stereo hoparlörler gibi parametreler açısından tercih edilir. Bu nedenle, yüksek kaliteli çok kanallı ses elde etmek ve aynı zamanda stereo modunda iyi müzik çalma sağlamak istiyorsanız, multimedya akustiğinin üstesinden gelemezsiniz. Ayrı profesyonel monitör hoparlörlerinden gelen kompozit sistemlere veya hoparlör sistemlerine ve Hi-Fi sınıfı alıcılara dikkat ederek fiyat çıtasını yükseltmeniz gerekecek. Her iki durumda da, subwoofer'lı bir 5.1 kitin fiyatı 1.000 doları aşacak, ancak ses kalitesi, multimedya sistemleri için erişilemeyecek bir yüksekliğe yükselecek.

Döngünün bir sonraki makalesinde, akustik sistemlerin yerleştirilmesi, oda düzenlemesi ve çeşitli seçenekler için optimal anahtarlama şemalarının seçimine değinilecektir.

Kaynak: http://www.ferra.ru Vladislav Borshchov,

Yorum ekle

1. Ses, ses türleri.

2. Sesin fiziksel özellikleri.

3. İşitsel duyunun özellikleri. Ses ölçümleri.

4. Ortamlar arasındaki arayüzden ses geçişi.

5. Sağlam araştırma yöntemleri.

6. Gürültü önlemeyi belirleyen faktörler. Gürültü koruması.

7. Temel kavramlar ve formüller. Tablolar.

8. Görevler.

Akustik. Geniş anlamda, en düşük frekanslardan en yükseğe doğru elastik dalgaları inceleyen bir fizik dalı. Dar anlamda - ses doktrini.

3.1. Ses, ses türleri

Geniş anlamda ses - gaz, sıvı ve gaz halinde yayılan elastik titreşimler ve dalgalar. katılar; dar anlamda - insanların ve hayvanların işitme organları tarafından öznel olarak algılanan bir fenomen.

Normalde insan kulağı 16 Hz ile 20 kHz arasındaki frekans aralığındaki sesleri duyar. Ancak yaşla birlikte bu aralığın üst sınırı azalır:

Frekansı 16-20 Hz'nin altında olan sese ses denir. kızılötesi, 20 kHz'in üzerinde -ultrason, ve 10 9 ila 10 12 Hz aralığındaki en yüksek frekanslı elastik dalgalar - hipersonik.

Doğada bulunan sesler birkaç türe ayrılır.

Ton - periyodik bir süreç olan bir sestir. Tonun ana özelliği frekanstır. basit ton harmonik bir yasaya göre titreşen bir gövde tarafından oluşturulur (örneğin, bir diyapazon). karmaşık ton harmonik olmayan periyodik salınımlar tarafından oluşturulur (örneğin, bir müzik aletinin sesi, insan konuşma aparatının yarattığı ses).

Gürültü- bu, tekrarlanmayan karmaşık bir zaman bağımlılığına sahip ve rastgele değişen karmaşık tonların (yaprak hışırtısı) bir kombinasyonu olan bir sestir.

Sonic patlaması- bu kısa süreli bir ses efektidir (alkış, patlama, darbe, gök gürültüsü).

Periyodik bir süreç olarak karmaşık bir ton, basit tonların (bileşen tonlarına ayrıştırılmış) toplamı olarak temsil edilebilir. Böyle bir ayrıştırma denir spektrum.

akustik ton spektrumu- göreli yoğunluklarının veya genliklerinin bir göstergesi ile tüm frekanslarının toplamıdır.

Spektrumdaki (ν) en düşük frekans, temel tona karşılık gelir ve kalan frekanslar, yüksek tonlar veya harmonikler olarak adlandırılır. Üst tonların temel frekansın katları olan frekansları vardır: 2v, 3v, 4v, ...

Genellikle spektrumun en büyük genliği temel tona karşılık gelir. Kulak tarafından perde olarak algılanan kişidir (aşağıya bakınız). Tonlar, sesin "rengini" yaratır. Farklı enstrümanlar tarafından oluşturulan aynı perdedeki sesler, kulak tarafından tam olarak farklı şekillerde algılanır. farklı oran aşırı ton genlikleri arasında. Şekil 3.1 piyano ve klarnet üzerinde çalınan aynı notanın (ν = 100 Hz) spektrumlarını göstermektedir.

Pirinç. 3.1. Piyano (a) ve klarnet (b) notalarının spektrumları

Gürültünün akustik spektrumu, sağlam.

3.2. Sesin fiziksel özellikleri

1. Hız(v). Ses boşluk dışında her ortamda yayılır. Yayılma hızı ortamın esnekliğine, yoğunluğuna ve sıcaklığına bağlıdır, ancak salınım frekansına bağlı değildir. Bir gazdaki sesin hızı, gazın molar kütlesine (M) ve mutlak sıcaklığına (T) bağlıdır:

Sesin sudaki hızı 1500 m/s'dir; yakın değer ses hızına sahiptir ve yumuşak dokular organizma.

2. ses basıncı. Sesin yayılmasına ortamdaki basınçta bir değişiklik eşlik eder (Şekil 3.2).

Pirinç. 3.2. Ses yayılımı sırasında bir ortamdaki basınç değişimi.

Salınımlara neden olan basınç değişiklikleridir. kulak zarı işitsel duyumların ortaya çıkması gibi karmaşık bir sürecin başlangıcını belirleyen .

Ses basıncı (Δ Ρ) - bu, bir ses dalgasının geçişi sırasında ortamdaki basınçta meydana gelen değişikliklerin genliğidir.

3. ses yoğunluğu(BEN). Bir ses dalgasının yayılmasına enerji transferi eşlik eder.

ses yoğunluğu ses dalgası tarafından taşınan enerji akı yoğunluğudur(bkz. formül 2.5).

Homojen bir ortamda, belirli bir yönde yayılan sesin yoğunluğu, ses kaynağından uzaklaştıkça azalır. Dalga kılavuzlarını kullanırken, yoğunlukta bir artış da elde edilebilir. Yaban hayatında böyle bir dalga kılavuzunun tipik bir örneği kulak kepçesidir.

Yoğunluk (I) ve ses basıncı (ΔΡ) arasındaki ilişki aşağıdaki formülle ifade edilir:

ρ ortamın yoğunluğudur; v içindeki ses hızıdır.

Bir kişinin işitsel duyumlara sahip olduğu minimum ses basıncı ve ses şiddeti değerlerine denir. işitme eşiği

1 kHz frekansında ortalama bir kişinin kulağı için, işitme eşiği aşağıdaki ses basıncı (ΔΡ 0) ve ses yoğunluğu (I 0) değerlerine karşılık gelir:

ΔΡ 0 \u003d 3x10 -5 Pa (≈ 2x10 -7 mm Hg); 0 \u003d 10 -12 W / m2.

Bir kişinin ağrı duyumlarını belirginleştirdiği ses basıncı ve ses şiddeti değerlerine denir. Ağrı eşiği.

1 kHz frekansında ortalama bir insanın kulağı için, ağrı eşiği aşağıdaki ses basıncı (ΔΡ m) ve ses yoğunluğu (I m) değerlerine karşılık gelir:

4. yoğunluk seviyesi(L). İşitme ve ağrı eşiklerine karşılık gelen yoğunluk oranı o kadar büyüktür ki (I m / I 0 = 10 13) pratikte logaritmik bir ölçek kullanılır ve özel bir boyutsuz özellik sunar - yoğunluk seviyesi.

Yoğunluk seviyesine, ses yoğunluğunun işitme eşiğine oranının ondalık logaritması denir:

Yoğunluk seviyesi birimi beyaz(B).

Genellikle, daha küçük bir yoğunluk seviyesi birimi kullanılır - desibel(dB): 1 dB = 0.1 B. Desibel cinsinden yoğunluk seviyesi aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır:

Bağımlılığın logaritmik doğası yoğunluk seviyesi itibaren yoğunluk artan ile anlamına gelir yoğunluk 10 kere yoğunluk seviyesi 10 dB artar.

Sık karşılaşılan seslerin özellikleri Tablo'da verilmiştir. 3.1.

Bir kişi gelen sesleri duyarsa tek yönden birkaç kişiden tutarsız kaynaklar, yoğunlukları toplanır:

Yüksek düzeyde ses yoğunluğu, işitme cihazında geri dönüşü olmayan değişikliklere yol açar. 160 dB'lik bir ses kulak zarının yırtılmasına ve orta kulaktaki işitsel kemikçiklerin yer değiştirmesine neden olarak geri dönüşü olmayan sağırlığa neden olabilir. 140 dB'de bir kişi şiddetli ağrı hisseder ve 90-120 dB'de uzun süre gürültüye maruz kalması işitsel sinire zarar verir.

3.3. işitsel duyunun özellikleri. Ses ölçümleri

Ses, işitsel duyumun nesnesidir. Kişi tarafından subjektif olarak değerlendirilir. İşitme duyusunun tüm öznel özellikleri, ses dalgasının nesnel özellikleri ile ilgilidir.

Yükseklik, ton

Sesleri algılayan bir kişi, onları perde ve tını ile ayırt eder.

Yükseklik ton, öncelikle temel tonun frekansı tarafından belirlenir (frekans ne kadar yüksekse, algılanan ses de o kadar yüksek olur). Daha az ölçüde, perde sesin yoğunluğuna bağlıdır (daha yüksek yoğunluklu bir ses daha düşük olarak algılanır).

tını harmonik spektrumu tarafından belirlenen bir ses duyusunun bir özelliğidir. Bir sesin tınısı, tonların sayısına ve bunların göreceli yoğunluklarına bağlıdır.

Weber-Fechner yasası. Ses seviyesi

Ses yoğunluğunun seviyesini değerlendirmek için logaritmik bir ölçeğin kullanılması, psikofiziksel ile iyi bir uyum içindedir. Weber-Fechner yasası:

Tahrişi üssel olarak arttırırsanız (yani aynı sayıda), o zaman bu tahrişin hissi aritmetik ilerlemede artar (yani aynı miktarda).

Bu tür özelliklere sahip olan logaritmik fonksiyondur.

Ses seviyesi işitsel duyumların yoğunluğu (gücü) olarak adlandırılır.

İnsan kulağının farklı frekanslardaki seslere karşı farklı hassasiyeti vardır. Bu durumu hesaba katmak için bazılarını seçebiliriz referans frekansı ve diğer frekansların algısını onunla karşılaştırın. anlaşma ile referans frekansı 1 kHz'e eşit olarak alınır (bu nedenle, bu frekans için işitme eşiği I 0 ayarlanır).

İçin saf ton 1 kHz frekansta, ses yüksekliği (E), desibel cinsinden yoğunluk seviyesine eşit olarak alınır:

Diğer frekanslar için, sesin şiddeti, işitsel duyumların yoğunluğunun sesin şiddetiyle karşılaştırılmasıyla belirlenir. referans frekansı.

Ses seviyesi 1 kHz frekansındaki bir sesin yoğunluk düzeyine (dB) eşittir, bu da “ortalama” kişide bu ses ile aynı gürlük hissine neden olur.

Sesin birimi denir arka fon.

Aşağıda, 60 dB yoğunluk düzeyinde frekansa karşı ses yüksekliğinin bir örneği verilmiştir.

Eşit Ses Yüksekliği Eğrileri

Frekans, ses yüksekliği ve yoğunluk seviyesi arasındaki ayrıntılı ilişki, grafik kullanılarak gösterilir. eşit ses yüksekliği eğrileri(Şekil 3.3). Bu eğriler bağımlılığı gösterir yoğunluk seviyesi L Belirli bir ses seviyesinde sesin ν frekansının dB'si.

Alt eğri karşılık gelir işitme eşiği. Belirli bir ton frekansında yoğunluk seviyesinin (E = 0) eşik değerini bulmanızı sağlar.

Bulmak için eşit ses yüksekliği eğrileri kullanılabilir ses seviyesi, sıklığı ve yoğunluk seviyesi biliniyorsa.

Ses ölçümleri

Eşit ses yüksekliği eğrileri, ses algısını yansıtır ortalama insan.İşitme değerlendirmesi için özel Bir kişinin, ton eşiği odyometri yöntemi kullanılır.

odyometri -İşitme keskinliğini ölçme yöntemi. Özel bir cihazda (odyometre) işitme duyusunun eşiği belirlenir veya algı eşiği, Farklı frekanslarda LP. Bunu yapmak için, bir ses üreteci kullanarak belirli bir frekansta bir ses oluşturun ve seviyeyi artırın.

Pirinç. 3.3. Eşit Ses Yüksekliği Eğrileri

yoğunluk L, öznenin işitsel duyumlara sahip olduğu L p yoğunluğunun eşik seviyesini sabitleyin. Sesin frekansını değiştirerek, deneysel bağımlılık Odyogram olarak adlandırılan L p (v) (Şekil 3.4).

Pirinç. 3.4. Odyogramlar

Ses alma aparatının işlevinin ihlali, aşağıdakilere yol açabilir: işitme kaybı- çeşitli tonlara ve fısıldayan konuşmaya duyarlılıkta kalıcı bir azalma.

Konuşma frekanslarındaki algılama eşiklerinin ortalama değerlerine dayalı olarak işitme kaybı derecelerinin uluslararası sınıflandırması Tablo'da verilmiştir. 3.2.

Ses şiddetini ölçmek için karmaşık ton veya gürültü, sesözel cihazlar kullanın - ses seviyesi ölçerler. Mikrofon tarafından alınan ses, bir filtre sisteminden geçirilen bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Filtre parametreleri, ses seviyesi ölçerin farklı frekanslardaki hassasiyeti insan kulağının hassasiyetine yakın olacak şekilde seçilir.

3.4. Arayüzden ses geçişi

İki ortam arasındaki bir arayüze bir ses dalgası geldiğinde, ses kısmen yansıtılır ve kısmen ikinci ortama nüfuz eder. Sınırdan yansıyan ve iletilen dalgaların yoğunlukları, karşılık gelen katsayılarla belirlenir.

Ortamlar arasındaki arayüzde normal bir ses dalgası insidansı ile aşağıdaki formüller geçerlidir:

Formül (3.9)'dan, ortamın dalga empedansları ne kadar farklı olursa, arayüzde yansıtılan enerjinin o kadar büyük olduğu görülebilir. Özellikle, eğer değer X sıfıra yakınsa, yansıma katsayısı birliğe yakındır. Örneğin, hava-su sınırı için X\u003d 3x10 -4 ve r \u003d %99,88. Yani, yansıma neredeyse tamamlandı.

Tablo 3.3, 20 °C'de bazı ortamların hızlarını ve dalga dirençlerini göstermektedir.

Yansıma ve kırılma katsayılarının değerlerinin, sesin bu ortamlardan geçme sırasına bağlı olmadığını unutmayın. Örneğin sesin havadan suya geçişi için katsayı değerleri ters yönde geçiş ile aynıdır.

3.5. Sağlam araştırma yöntemleri

Ses, insan organlarının durumu hakkında bir bilgi kaynağı olabilir.

1. oskültasyon- vücudun içinde oluşan sesleri doğrudan dinleme. Bu tür seslerin doğası gereği, vücudun belirli bir bölgesinde hangi işlemlerin gerçekleştiğini tam olarak belirlemek ve bazı durumlarda teşhis koymak mümkündür. Dinleme cihazları: stetoskop, fonendoskop.

Fonendoskop, vücuda uygulanan bir verici membranlı içi boş bir kapsülden oluşur, kauçuk tüpler ondan doktorun kulağına gider. İçi boş bir kapsülde, hava sütununun rezonansı meydana gelir, bu da seste bir artışa ve sonuç olarak dinlemede bir iyileşmeye neden olur. Nefes sesleri, hırıltı, kalp sesleri, kalp üfürümleri duyulur.

Klinik, dinlemenin bir mikrofon ve hoparlör kullanılarak gerçekleştirildiği kurulumları kullanır. Geniş

manyetik bant üzerine bir teyp kullanarak sesleri kaydetmek için kullanılır, bu da onları yeniden üretmeyi mümkün kılar.

2. fonokardiyografi- kalbin tonlarının ve seslerinin grafik kaydı ve bunların tanısal yorumu. Kayıt, bir mikrofon, bir amplifikatör, frekans filtreleri ve bir kayıt cihazından oluşan bir fonokardiyograf kullanılarak gerçekleştirilir.

3. Perküsyon - vücudun yüzeyine dokunarak ve bu sırada ortaya çıkan sesleri analiz ederek iç organların incelenmesi. Kılavuz çekme, özel çekiçler veya parmaklar yardımıyla gerçekleştirilir.

Kapalı bir boşlukta ses titreşimlerine neden oluyorsa, belirli bir ses frekansında boşluktaki hava rezonansa girerek boşluğun boyutuna ve konumuna karşılık gelen tonu yükseltir. Şematik olarak, insan vücudu farklı hacimlerin toplamı ile temsil edilebilir: gazla dolu (akciğerler), sıvı (iç organlar), katı (kemikler). Vücudun yüzeyine çarparken farklı frekanslarda titreşimler meydana gelir. Bazıları dışarı çıkacak. Diğerleri, boşlukların doğal frekanslarıyla çakışacak, bu nedenle güçlendirilecekler ve rezonans nedeniyle duyulabilecekler. Organın durumu ve topografyası, vurmalı seslerin tonu ile belirlenir.

3.6. Gürültü önlemeyi belirleyen faktörler.

Gürültü koruması

Gürültüyü önlemek için, insan vücudu üzerindeki etkisini belirleyen ana faktörleri bilmek gerekir: gürültü kaynağının yakınlığı, gürültünün yoğunluğu, maruz kalma süresi, gürültünün etki ettiği sınırlı alan.

Gürültüye uzun süre maruz kalmak, vücutta (ve sadece işitme organında değil) karmaşık bir semptomatik fonksiyonel ve organik değişiklikler kompleksine neden olur.

Uzun süreli gürültünün merkezi sinir sistemi üzerindeki etkisi, tüm sinir reaksiyonlarının yavaşlaması, aktif dikkat süresinin azalması ve çalışma kapasitesinin azalması ile kendini gösterir.

Gürültüye uzun süre maruz kaldıktan sonra, solunum ritmi, kalp kasılmalarının ritmi değişir, vasküler sistemin tonunda bir artış olur, bu da sistolik ve diyastolik artışa neden olur.

kan basıncı cal seviyesi. Gastrointestinal sistemin motor ve salgı aktivitesi değişir, bireysel endokrin bezlerinin aşırı salgılanması gözlenir. Terlemede artış var. Zihinsel işlevlerin, özellikle hafızanın baskılanması not edilir.

Gürültünün işitme organının işlevleri üzerinde belirli bir etkisi vardır. Kulak, tüm duyu organları gibi gürültüye uyum sağlama yeteneğine sahiptir. Aynı zamanda, gürültünün etkisi altında, işitme eşiği 10-15 dB artar. Gürültüye maruz kalmanın kesilmesinden sonra, işitme eşiğinin normal değeri ancak 3-5 dakika sonra geri yüklenir. saat yüksek seviye gürültü yoğunluğu (80-90 dB), yorucu etkisi keskin bir şekilde artar. Uzun süreli gürültüye maruz kalma ile ilişkili işitme organının işlev bozukluğu biçimlerinden biri de işitme kaybıdır (Tablo 3.2).

Rock müziğin kişinin hem fiziksel hem de psikolojik durumu üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Modern rock müziği, 10 Hz ila 80 kHz aralığında gürültü yaratır. Vurmalı çalgılar tarafından belirlenen ana ritmin 1.5 Hz frekansı ve 15-30 Hz frekanslarında güçlü bir müzik eşliğinde olması deneysel olarak tespit edilmiştir. Aynı eşlikle 2 Hz frekanslı bir ritimle, kişi ilaç zehirlenmesine yakın bir duruma düşer. Rock konserlerinde, insan kulağı en uygun şekilde ortalama 55 dB'lik bir yoğunluğa ayarlanmış olmasına rağmen, ses yoğunluğu 120 dB'yi aşabilir. Bu durumda ses kontüzyonu, ses “yanması”, işitme kaybı ve hafıza kaybı meydana gelebilir.

Gürültünün görme organı üzerinde zararlı bir etkisi vardır. Bu nedenle, karanlık bir odada bir kişinin endüstriyel gürültüye uzun süre maruz kalması, optik sinirin çalışmasının bağlı olduğu retinanın aktivitesinde ve dolayısıyla görme keskinliğinde gözle görülür bir azalmaya yol açar.

Gürültü koruması oldukça zordur. Bunun nedeni, nispeten büyük dalga boyundan dolayı sesin engellerin etrafından dolaşması (kırınım) ve ses gölgesinin oluşmamasıdır (Şekil 3.5).

Ayrıca, inşaat ve mühendislikte kullanılan birçok malzeme, yetersiz derecede yüksek bir ses yutma katsayısına sahiptir.

Pirinç. 3.5. Ses dalgalarının kırınımı

Bu özellikler, kaynağın kendisinde meydana gelen gürültünün bastırılması, susturucuların kullanılması, elastik süspansiyonların kullanılması, ses yalıtım malzemelerinin kullanılması, boşlukların giderilmesi vb. dahil olmak üzere özel gürültü kontrolü araçları gerektirir.

Konut binalarına giren gürültüyle mücadele etmek için, rüzgar gülü dikkate alınarak binaların konumunun uygun şekilde planlanması ve bitki örtüsü de dahil olmak üzere koruyucu bölgelerin oluşturulması büyük önem taşımaktadır. Bitkiler iyi bir gürültü sönümleyicidir. Ağaçlar ve çalılar yoğunluk seviyesini 5-20 dB azaltabilir. Kaldırım ve kaldırım arasında etkili yeşil şeritler. Gürültü en iyi ıhlamur ve ladin tarafından söndürülür. Yüksek bir iğne yapraklı bariyerin arkasında bulunan evler, sokak gürültüsünden neredeyse tamamen korunabilir.

Gürültüye karşı mücadele, mutlak sessizliğin yaratılması anlamına gelmez, çünkü uzun bir işitsel duyum yokluğu ile bir kişi zihinsel bozukluklar yaşayabilir. Mutlak sessizlik ve uzun süreli artan gürültü, bir kişi için eşit derecede doğal değildir.

3.7. Temel kavramlar ve formüller. tablolar

Tablo devamı

Tablonun sonu

Tablo 3.1. Karşılaşılan Seslerin Özellikleri

Tablo 3.2. Uluslararası işitme kaybı sınıflandırması

Tablo 3.3. Bazı maddeler ve insan dokuları için ses hızı ve spesifik akustik direnç t = 25 °С

3.8. Görevler

1. Sokakta L 1 = 50 dB şiddet seviyesine karşılık gelen ses, odada L 2 = 30 dB şiddet seviyesindeki ses olarak duyulur. Sokaktaki ve odadaki ses yoğunluklarının oranını bulun.

2. 5000 Hz frekanslı sesin ses seviyesi E = 50 fon'a eşittir. Eşit yükseklikteki eğrileri kullanarak bu sesin yoğunluğunu bulun.

Çözüm

Şekil 3.2'den, 5000 Hz frekansında, E = 50 arka plan hacminin L = 47 dB = 4,7 B yoğunluk seviyesine karşılık geldiğini bulduk. Formül 3.4'ten şunu buluyoruz: I = 10 4.7 I 0 = 510 -8 W / m 2.

Cevap: Ben \u003d 5? 10 -8 W / m2.

3. Fan, yoğunluk seviyesi L = 60 dB olan bir ses oluşturur. İki bitişik fan çalışırken ses yoğunluğu seviyesini bulun.

Çözüm

L 2 = log(2x10 L) = log2 + L = 0,3 + 6B = 63 dB (bkz. 3.6). Cevap: L2 = 63 dB.

4. Bir jet uçağının 30 m mesafedeki ses seviyesi 140 dB'dir. 300 m mesafedeki ses seviyesi nedir? Yerden yansımayı görmezden gelin.

Çözüm

Yoğunluk, mesafenin karesiyle orantılı olarak azalır - 102 kat azalır. L 1 - L 2 \u003d 10xlg (I 1 / I 2) \u003d 10x2 \u003d 20 dB. Cevap: L2 = 120 dB.

5. İki ses kaynağının yoğunluklarının oranı: I 2 /I 1 = 2. Bu seslerin yoğunluk seviyelerindeki fark nedir?

Çözüm

ΔL \u003d 10xlg (I 2 / I 0) - 10xlg (I 1 / I 0) \u003d 10xlg (I 2 / I 1) \u003d 10xlg2 \u003d 3 dB. Cevap: 3 dB.

6. Yoğunluğu ile 3 kHz ses ile aynı yüksekliğe sahip 100 Hz sesin yoğunluk seviyesi nedir?

Çözüm

Eşit ses yüksekliği eğrilerini kullanarak (Şekil 3.3), 3 kHz frekansta 25 dB'nin 30 fon ses yüksekliğine karşılık geldiğini bulduk. 100 Hz'lik bir frekansta, bu hacim 65 dB'lik bir yoğunluk seviyesine karşılık gelir.

Cevap: 65 dB.

7. Ses dalgasının genliği üç katına çıktı. a) yoğunluğu ne kadar arttı? b) Hacim kaç desibel arttı?

Çözüm

Yoğunluk, genliğin karesiyle orantılıdır (bkz. 3.6):

8. Atölye içerisinde yer alan laboratuvar odasında gürültü şiddeti seviyesi 80 dB'ye ulaştı. Gürültüyü azaltmak için laboratuvar duvarlarının ses şiddetini 1500 kat azaltan ses yutucu malzeme ile kaplanmasına karar verildi. Bundan sonra laboratuvarda hangi seviyede gürültü yoğunluğu olacak?

Çözüm

Desibel cinsinden ses yoğunluğu seviyesi: L = 10 x günlük(I/I 0). Ses yoğunluğu değiştiğinde, ses yoğunluğu seviyesindeki değişiklik şuna eşit olacaktır:

9. İki ortamın empedansları 2 faktörü ile farklılık gösterir: R 2 = 2R 1 . Enerjinin hangi kısmı arayüzden yansır ve enerjinin hangi kısmı ikinci ortama geçer?

Çözüm

Formülleri (3.8 ve 3.9) kullanarak şunları buluruz:

Cevap: 1/9 enerjinin bir kısmı yansır ve 8/9'u ikinci ortama geçer.

Her şeyden önce, "hoparlör", "sütun", "hoparlör", "akustik sistem" terimleri genellikle rastgele kullanıldığından ve oldukça fazla kafa karışıklığı yarattığından, terimleri ele alalım.

hoparlör Akustik tasarım ve elektrikli cihazların (filtreler, regülatörler, vb.) mevcudiyetinde bir veya daha fazla hoparlör kafası içeren, havada çevredeki alana etkili bir şekilde ses yaymak için tasarlanmış bir cihazdır.

Yerli teknik literatürde, "hoparlör" (SH) teriminin esas olarak tek bir hoparlör için kullanıldığı hatalı bir uygulama geliştirilmiştir (yabancı kataloglarda hoparlör üniteleri veya hoparlör tahrik elemanı veya sürücü olarak tanımlanır). GOST 16122-87 gerekliliklerine uygun olarak, tek bir hoparlör şu şekilde tanımlanmalıdır: hoparlör kafası .

Terim genellikle bir dizi Hi-Fi ve Hi-End hoparlör için kullanılır. akustik sistem (AC) (akustik sistem veya hoparlör sistemi). Akustik sistem şunları içerir: akustik hoparlörler .

Amaca bağlı olarak, hoparlörler parametreler, tasarım ve tasarım açısından önemli ölçüde farklılık gösterir. Bugün piyasadaki ana akustik sistem türleri, uygulama alanlarına bağlı olarak şartlı olarak birkaç kategoriye ayrılabilir:

Sırasıyla sistemlere ayrılabilen ev kullanımı için hoparlörler:

kitle;
Hi-Fi ve High-End kategorileri;
"Ev Sineması" (Ev Sineması) gibi ev ses video kompleksleri için hoparlörler;
modern bilgisayar sistemleri (AC Multi-Media), vb. için;

Konferans sistemleri ve konuşma çeviri sistemleri de dahil olmak üzere ses sistemleri ve ses yükseltme için hoparlörler (bunlar özellikle tavan hoparlörlerini içerir);
konser ve tiyatro konuşmacıları;
stüdyo hoparlörleri;
otomotiv (ve genellikle ulaşım) hoparlörleri;
Özel dinleme için hoparlörler (stereo kulaklıklar).

AC cihazı

AS olabilir tek şerit ve çok bantlı . Tek bantlı hoparlörler, kural olarak, bütçe sektörünün toplu ekipmanında kullanılır. Yüksek kaliteli hoparlörler (Şekil 1), tek bir geniş aralıklı hoparlör kafasının kullanılması yüksek ses kalitesi sağlamadığından, çok bantlı bir yapı ilkesi kullanır.

AS genellikle şunlardan oluşur:

hoparlör kafaları her biri (veya aynı anda birkaçı) kendi frekans aralığında çalışan;
kolordu;
filtreleme ve düzeltme devreleri, diğer elektronik cihazların yanı sıra (örneğin, aşırı yük koruması, seviye göstergesi vb. için);
ses kabloları ve giriş terminalleri;
amplifikatörler aktif akustik sistemler ve geçişler için (aktif filtreler).

Pirinç. 1. Hoparlör sistemi Defender

Hoparlör kafaları

Hoparlör kafaları, çalışma prensibine göre, radyasyon yöntemine göre, iletilen frekans bandına göre, uygulama alanına göre vb. sınıflandırılır.

Eylem ilkesine göre , yani elektrik enerjisini akustik enerjiye dönüştürme yöntemine göre, hoparlörler elektrodinamik, elektrostatik, piezoseramik (piezofilm), plazma vb. olarak ayrılır.

Hoparlör kafalarının büyük çoğunluğu elektrodinamiktir ("dinamik" veya basitçe "hoparlörler"). Çalışma prensipleri, alternatif akımla çalışan bir iletken veya bobinin sabit bir manyetik alanındaki hareketine dayanır (Şekil 2).

Pirinç. 2. Elektrodinamik makaradan makaraya hoparlör

Elektrodinamik bir hoparlörün kafası, hareketli bir sistem, bir manyetik devre ve bir difüzör tutucudan (1) oluşur.

Hareketli sistem, süspansiyon (2), diyafram (3), merkezleme rondelası (4), toz kapağı (5), ses bobini (6) ve helezonları içerir.

geçerken alternatif akım manyetik devrenin radyal boşluğuna yerleştirilen ses bobini boyunca, buna göre hareket edilecektir. mekanik kuvvet. Bu kuvvetin etkisi altında, bobinin ve ona bağlı diyaframın eksenel salınımları meydana gelir. Elektrodinamik bir hoparlörün tasarımı, dinamik bir mikrofonun tasarımına çok benzer, bu nedenle, prensipte, dinamik bir mikrofondan zayıf bir hoparlör kafası elde edilebilir ve bir hoparlör kafasından bir mikrofon elde edilebilir. Bütün bunların iğrenç bir şekilde çalışacağı açık, ama işe yarayacak.

Pirinç. 3. Şerit hoparlör

Şerit hoparlörler (Şekil 3), bir mıknatısın kutupları arasına bir manyetik alana yerleştirilmiş ve hem akım iletkeni hem de salınımlı bir ışıma elemanı görevi gören ince bir metal şerit kullanır.

Bant kafaları dinamik, piezoelektrik ve diğerlerinden çok daha verimlidir, çünkü konik veya kubbe difüzörün alanı görünür dairenin alanıysa, o zaman aktif alanı u200bbant yayıcı, katlanmış zarın tam taramasıdır (etkili alan, katlanmış bandın projeksiyon alanının 2,5 katıdır). Böylece, gerekli ses basınç seviyesini elde etmek için difüzörün daha az hareket etmesi gerekir.

Pirinç. 4. Elektrostatik hoparlör

Elektrostatik hoparlörler (Şekil 4), yaklaşık 6 ... metalize hareketli zar kalınlığında ince metalize film (1) şeklinde bir ışıma elemanı kullanır. Membran ve elektrotlar arasına 8...10 kV düzeyinde yüksek bir polarizasyon voltajı uygulanır. Sabit elektrotlara, etkisi altında zarın titreştiği ve ses yaydığı alternatif bir ses voltajı uygulanır. Bu türdeki hoparlörler, düşük düzeyde geçici bozulma nedeniyle sesin saflığını ve şeffaflığını sağlar.

Pirinç. 5. Elektrostatik hoparlör serisi Final

Pirinç. 6. Merkezi hoparlör elektrostatik hoparlör. Model 200

Şek. Şekil 5, elektrostatik hoparlörlerin son aralığını gösterir ve şek. 6 - orta hoparlörün yakın çekimi.

Pirinç. 7. Piezo film hoparlörü

Piezoseramik (piezofilm) hoparlörler (Şekil 7) esas olarak akustik sistemlerde yüksek frekanslı bir bağlantı olarak kullanılır. Heyecan verici bir eleman olarak, iki plaka (1), (3) piezoseramik (titanyum zirkonat, baryum titanat, vb.) Bimorf eleman her iki tarafa sabitlenir, elektrik sinyali uygulandığında, kendisine bağlı diyaframa (2) iletilen bükülme deformasyonları meydana gelir. Bu tür hoparlörlerin bir varyasyonu piezo film yayıcılardır, özel olarak geliştirilmiş bir teknoloji kullanılarak piezoelektrik özellikler (güçlü bir manyetik alanda polarize edildiklerinde) verilen yüksek polimer filmler kullanırlar. Böyle bir filme bir kubbe veya silindir şekli verilirse, kendisine uygulanan alternatif bir voltajın etkisi altında titreşmeye ve ses çıkarmaya başlar, bu tür hoparlörler manyetik bir devrenin kullanılmasını gerektirmez.

Akustik enerji yayma yöntemine göre, hoparlör kafaları, diyaframın doğrudan ses yayar. çevre, ve diyaframın kornadan ses çıkardığı korna (Şekil 8). Kornada ön boynuz odası varsa dar ağızlı korna, sadece boynuz kullanılıyorsa geniş ağızlı boynuz denir.

Pirinç. 8. Korna hoparlörü

Korna hoparlörler, sokaklar, stadyumlar, meydanlar için ses sistemlerinin oluşturulmasında, çeşitli odalarda ses yükseltme sistemlerinde, yüksek kaliteli ev sistemlerinde, uyarı sistemlerinde vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Horn hoparlörlerin yaygınlaşmasının nedenleri öncelikle daha verimli olmaları, verimlerinin %10-20 veya daha fazla olması (geleneksel hoparlörlerde verimin %1...2'den az olması); ek olarak, sert boynuzların kullanılması, ses yükseltme sistemleri tasarlanırken çok önemli olan belirli bir yönlülük özelliğinin oluşturulmasını mümkün kılar. Bununla birlikte, korna hoparlörlerini kullanırken, düşük frekanslar yaymak için kornanın boyutunu önemli ölçüde artırmanın gerekli olduğu gerçeğiyle ilgili sorunlar vardır ve ön korna odasındaki yüksek ses basıncı seviyeleri, doğrusal olmayan ek oluşturur. çarpıtmalar.

Hoparlör kafalarının tasarımı, içinde çalışması gereken frekans bandına bağlıdır. Bu temelde, konuşmacılar ayrılır:

geniş bant (OO "tam aralık");
düşük frekans (yaklaşık 20-40 ... 500-1000 Hz tekrarlanabilir aralık) ("woofer", "subwoofer");
orta frekans (aralık 0,3-0,5 ... 5-8 kHz) ("orta aralık");
yüksek frekans (1-2..16-30 kHz) (“tweeter”) vb.

Ses sinyallerinin gücünün çoğu genellikle düşük frekanslı Bu nedenle GG, termal ve mekanik gücü korurken 200 W veya daha fazla yükleri algılamalıdır. Bu GG'ler düşük bir rezonans frekansına (16...30 Hz) sahiptir ve ±12...15 mm'ye kadar hareketli sistemin büyük bir stroku için tasarlanmalıdır.

Yüksek kaliteli hoparlörler için modern bir düşük frekanslı GG'nin görünümü, Şek. 9.

Bir hoparlörün ana yayılan elemanı diyaframdır. Modern düşük frekanslı GG'lerin diyaframları, çeşitli katkı maddeleri ile doğal uzun lifli selüloza dayalı karmaşık bileşimlerden yapılır. Bazen böyle bir bileşimin bileşimi, 10-15'e kadar bileşen içerir. Poliolefinlere (polipropilen ve polietilen) dayalı sentetik film bileşimleri ve Kevlar kumaşa dayalı kompozit malzemeler giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Pirinç. 9. Bas hoparlörü

Ev sineması hoparlörleri (özellikle orta ve ön kanallar ile bir subwoofer) dikkatle korunan düşük frekansların kullanılmasını gerektirir.

Orta menzilli hoparlörler (MF GG) 200...800 Hz ila 5...8 kHz frekans aralığında kullanılır, burada her türlü bozulmaya karşı işitme hassasiyeti maksimumdur, bu nedenle kalite gereksinimleri en katıdır.

Tweeter'lar (HF GG). (Şek. 10). Onlar için gereksinimler son yıllar modern elektronik müzikte spektrumun yüksek frekanslı kısmındaki spektral güç yoğunluğunun artması, dijital ses üretme ekipmanı tarafından yeniden üretilen programların frekansının ve dinamik aralığının genişlemesi vb.

Modern hoparlörlerde, kural olarak 2 ... 5 ila 30 ... 40 kHz frekans aralığında yüksek frekanslı GG'ler kullanılır. Tek bir GG kullanarak bu kadar geniş bir aralıkta eşdeğer yüksek kaliteli ses üretimi sağlamak son derece zordur. Bu nedenle, şu anda üretilen HF GG'lerin çoğu 2 ... 5 ila 16 ... 18 kHz aralığında kullanılır ve bazı hoparlörlerde ek küçük boyutlu HF GG'ler kurulur (8 ... 10 ila 16 ... 30 ... 40 kHz).

Pirinç. 10. HF GG

Tavan hoparlörleri

Tavan hoparlörleri, tipik olarak plastik veya metal muhafaza içine alınmış elektrodinamik koni hoparlörlerdir. Puanlama odalarında ve binaların acil uyarı sistemlerinde kullanılırlar. Ses düzeninin geniş açılma açısı ve geniş tekrarlanabilir frekans aralığı nedeniyle, tavan hoparlörleri sesi oldukça iyi üretebilir, ayrıca hemen hemen her iç mekana uyumlu bir şekilde uyar.

Tavan hoparlörleri, diğer hoparlörlere kıyasla sesin odaya daha eşit dağılımını sağlar ve güçlü amplifikatörlerin kurulumuna ihtiyaç duymaz. Kullanımları özellikle tavan yüksekliği 5 m'ye kadar olan büyük odaların puanlanmasında etkilidir.

Kurulum kolaylığı için, tavan hoparlörü kasası özel cihazlarla birlikte verilir: yaylı durdurucular, kızaklar veya braketler. Birçok hoparlör, tavan döşemelerine vidalarla tutturulmuştur. "Geleneksel" PA sistemlerinden farklı olarak, tavan hoparlör sistemleri yüksek voltajlıdır, tipik olarak 100V hat voltajıdır, bu nedenle tavan hoparlörlerinde yerleşik transformatörler bulunur.

Bir genel seslendirme sistemi tasarlarken, gerekli sayıda tavan hoparlörünün hesaplanması ve bunların yerleştirilmesi (Şekil 11), dinleyicilerin kulakları seviyesindeki gerekli ses basıncı seviyesine dayanır (genellikle ortalama 1,5 m'lik bir değer alınır). ). Tavan yüksekliği 5 metreden az olan odalar için böyle bir hesaplama zor değildir ve yaklaşık formüllere göre yapılır. Tablo 1, belirli bir tavan yüksekliği ve en iyi ses kalitesini ve ses dalgalarının en eşit dağılımını sağlayan oda alanı için tavan hoparlörlerinin sayısını göstermektedir.

Pirinç. 11. Tavan hoparlör düzeni

Tablodaki S parametresi, bir tavan hoparlörünün kapsadığı yaklaşık alandır:

S \u003d (2x (H - 1.5 m)) 2, burada H tavanın yüksekliğidir.

Tablo 1. Uyarı sisteminin hesaplanmasına

P	103,5	101	99	97,5	96
P/2	100,5	98	96	94,5	93
H/S	3	3,5	4	4,5	5
25	2	1	1	1	1
35	3	2	1	1	1
50	4	2	1	1	1
80	6	3	2	2	1
100	7	4	3	2	2
150	10	6	4	3	2
200	13	8	5	4	3
300	20	11	7	5	4
400	26	15	10	7	5
500	33	19	12	8	6
600	40	22	14	10	8
700	46	26	17	12	9
800	53	30	19	13	10
900	59	33	22	15	11
1000	66	37	24	17	12

Masada:
P, tavan hoparlörü tam güçte çalışırken 1,5 m'deki ses basıncıdır;
P/2, tavan hoparlörü yarı maksimum güçte çalışırken 1,5 m'deki ses basıncıdır;
H - tavan yüksekliği;
S, odanın alanıdır.

Tavan hoparlörleri 5 metreden daha yüksek tavanlar için önerilmez. Ancak, tavan hoparlörleri kullanılacaksa, ses dağılımını iyileştirmek ve yankılanmayı (yankı) azaltmak için özen gösterilmelidir. Tavan hoparlörleri birbirine çok yakın yerleştirilirse ses, dinleyicilerin kulak seviyesinde eşit olmayan bir şekilde dağıtılacaktır. Bitişik hoparlörler arasındaki mesafeyi artırırsanız, ses basıncı seviyesi iyi işitilebilirlik için yeterli olmayabilir. Bu durumda hoparlörlerin ses seviyesinin arttırılması, özellikle cam, mermer vb. ile dekore edilmiş odalarda yankılanmanın artmasına neden olur. Halı, duvar halısı, perde vb. gibi ses emici malzemeler kullanılarak yankılanma azaltılabilir.

Şek. Şekil 12 ve 13, Kramer Electronics'in tavan içi ve tavan içi hoparlörlerinin örneklerini göstermektedir.

Hoparlör kutusu. Ana bina türleri ve amaçları

Hoparlör kabini çeşitli işlevleri yerine getirir. Bas bölgesinde, diyaframın ön ve arka yüzeylerinden yayılan sesin antifazda eklenmesi nedeniyle oluşan "akustik kısa devre" etkisini bloke eder ve bu da düşük frekanslı radyasyonun bastırılmasına yol açar.

Muhafazanın kullanımı, düşük frekanslarda radyasyon yoğunluğunu artırmanın yanı sıra, rezonansları "düzeltmeyi" ve genlik-frekans karakteristiğinin düzensizliğini azaltmayı mümkün kılan hoparlörlerin mekanik sönümlenmesini artırmaya izin verir. Kabinin sadece düşük frekanslarda değil, aynı zamanda orta ve yüksek frekanslarda da önemli bir etkisi vardır. Düzgün tasarlanmış ve üretilmiş bir kabinin ses kalitesi üzerinde büyük etkisi vardır.

Hoparlör kabinleri tasarlarken, çoğu zaman sonsuz ekran, kapalı kabin, bas refleks kabini, labirent, iletim hattı vb. gibi tasarım seçeneklerini kullanırlar.

Sonsuz Ekran Hoparlörler, arkasında yeterince büyük bir hacme sahip bir odanın duvarına monte edildiğinde oluşur. Bu hoparlör kurulumu, sönümleme olmadığı için düşük frekanslarda "tökezleme" etkisine sahip olma eğilimindedir.

Kapalı gövde. Modern hoparlörlerde çoğunlukla kapalı sıkıştırma tipi kasalar kullanılır. Sıkıştırma tasarımının çalışma prensibi, çok esnek bir süspansiyona ve büyük bir kütleye sahip hoparlörler kullanmalarıdır, yani. düşük rezonans frekansı. Bu durumda, vücuttaki havanın esnekliği belirleyici faktör haline gelir, diyaframa uygulanan geri yükleme kuvvetine ana katkıyı yapmaya başlayan kişidir.

Faz invertörlü şasi- difüzörün arka yüzeyinden radyasyon kullanımına izin veren bir deliğin yapıldığı bir mahfaza. Delik veya borudaki hava kütlesi ve mahfazadaki hava kütlesi tarafından oluşturulan salınım sisteminin rezonans frekans bölgesinde maksimum etki elde edilir.

Faz invertörlü kasaların (Şekil 14 a) birçok çeşidi vardır. Deliğe yerleştirilmiş özel bir boru kullanan kasa, kasanın boyutunu küçültmenize ve boru boyutunu ayarlayarak faz invertörünü ayarlamanıza olanak tanır (Şekil 14 b).

Muhafazanın açıklığına bir pasif (yani manyetik devresi olmayan) bir hoparlör takılırsa, salınımları muhafaza içinde bulunan hava hacmindeki dalgalanmalar tarafından uyarılırsa, böyle bir muhafazaya pasif bir muhafaza denir. radyatör (Şekil 14 c).

Pirinç. 14. Faz invertörleri için çeşitli seçeneklere sahip hoparlör kabini: a - faz invertörü; b - borulu faz invertörü; c - pasif radyatör

labirentözel bölümlerin kurulu olduğu bir faz invertörlü durumun bir çeşididir. Labirentin uzunluğu, subwoofer'ın rezonans frekansında 1/4 dalga boyuna ulaştığında, bir faz invertörü gibi davranır. Bir labirentin kullanılması, daha düşük frekanslara ayarlama olanaklarını genişletir. Borunun ana rezonans frekansından gelen harmoniklerdeki rezonanslar, kasanın duvarlarındaki ses emici malzemeler tarafından sönümlenir (Şekil 15 a).

Pirinç. 15. Labirentin hoparlör tipi (a) ve iletim hattı tipi (b) durumu

iletim hattı Bu bir tür labirent. Labirentten farklıdır, çünkü vücudun tüm hacmi ses emici malzeme ile tıkanır ve çizginin enine kesiti değişkendir - konide daha fazla, delikte daha az (Şekil 15 b). Bu tür vakaları ayarlamak çok zordur.

Bir fazlı invertörde iki özdeş GG kurulursa, buna "simetrik yüke sahip düşük frekanslı tasarım" denir. Bu tasarım genellikle subwoofer'larda kullanılır.

Düzleştirilmiş köşeleri, aerodinamik şekli, GG sesinin asimetrik düzenlemesi ile hoparlörler daha iyidir, ancak bu tür hoparlörlerin kasalarını üretmek zor ve pahalıdır, bu nedenle hoparlörlerin büyük çoğunluğu dikdörtgen kasalarda üretilir. Ön panelin köşelerindeki kırınım etkilerini azaltmak için, ses emici malzemelerin (“akustik battaniye”) yerleştirilmesi, ön panel boyutlarının oranının ve kabin derinliğinin optimizasyonu, asimetrik bir seçim dahil olmak üzere özel önlemler alınır. hoparlörlerin düzenlenmesi vb.

Frekans tepkisindeki kırınım tepelerini-diplerini daha yüksek bir frekans bölgesine kaydırma ve böylece etkilerini azaltma arzusu, en dar ön panellerin kullanımını zorlar. Birçok modern hoparlörün karmaşık dış konfigürasyonları, yalnızca estetik kaygılarla değil, aynı zamanda kırınım etkilerini azaltma arzusuyla da yönlendirilir. Hoparlörlerin duvarlarından gelen ses radyasyonunu azaltmak için genellikle sertliklerini ve kütlelerini artırmaya çalışırlar.

Modern hoparlörlerde durum oldukça karmaşık ve pahalı bir yapıdır (Şekil 16). Kabinin ses geçirmezliğini sağlamak için alınan önlemlerin etkinliği için bir kriter olarak, kabin duvarlarından yayılan ses basınç seviyesi ile bir bütün olarak hoparlör sisteminden gelen ses basınç seviyesi arasındaki farkın en az olması gerekir. 20 dB.

Pirinç. 16. Bölüm AC

Objektif ölçümlere ek olarak, tasarım yapılırken çeşitli tasarımlarda konuşmacıların dinlenmesi gerçekleştirilir.

Filtreleme ve düzeltme devreleri

Tek yönlü bir hoparlörle yüksek kaliteli ses üretimi sağlamak neredeyse imkansız veya zordur, bu nedenle yalnızca bütçe çözümlerinde, örneğin bilgisayarlar için ucuz hoparlörlerde kullanılırlar. Nadir istisnalar dışında yüksek kaliteli hoparlörler çok bantlıdır. Her bir GG'ye kendi frekans alt aralığının sinyallerini uygulamak için elektriksel ayırma filtreleri ("geçişler") kullanılır.

Ev kullanımı için çoğu hoparlör sözde kullanır. amplifikatör ve hoparlör arasına dahil edilen pasif filtreler (Şek. 17).

Pirinç. 17. Hoparlörlerdeki pasif filtreler ("pasif geçişler")

Pasif filtreler genellikle hoparlörlerin içine yerleştirilerek ağırlıklarını ve boyutlarını arttırır. Hoparlörlerdeki pasif filtreler birinci, ikinci, üçüncü ve dördüncü sıradadır. Birinci derece filtrelerin eğimi 6dB/oktav, ikincisi 12dB/oktav, üçüncüsü 18dB/oktav ve dördüncüsü 24dB/oktav'dır.

En basit filtreler birinci dereceden filtrelerdir, az yer kaplarlar ve ucuzdurlar, ancak yetersiz geçiş bandı geçişine sahiptirler. Bu filtrelerin olumlu bir özelliği, tweeter (HF kafası) ve diğer hoparlör arasında faz kaymasının olmamasıdır.

İkinci dereceden filtreler (veya yaratıcının adından sonra Butterworth filtreleri) matematiksel model bu filtreler) daha yüksek hassasiyete sahiptir, ancak 180 derecelik bir faz kayması verir, bu da tweeter ve diğer hoparlörün zarlarının senkronize olmadığı anlamına gelir. Bu sorunu çözmek için tweeter üzerindeki tellerin polaritesini ters çevirmeniz gerekir.

Üçüncü dereceden filtreler, herhangi bir bağlantı polaritesi ile iyi faz özelliklerine sahiptir. Şek. 18, üçüncü dereceden filtrenin frekans yanıtını gösterir ve şek. 19 - elektrik devresi.

Pirinç. 18. Üçüncü derece filtrenin frekans yanıtı

Pirinç. 19. Üçüncü dereceden filtrenin elektrik devresi

Pirinç. 20. Üç bantlı bir filtrenin frekans yanıtı

Üç bantlı AC'de, filtrenin frekans yanıtı, Şekil 1'de gösterilene benzer. yirmi.

Dördüncü dereceden Butterworth filtreleri, geçiş bölgesindeki hoparlör parazitini önemli ölçüde azaltan yüksek geçiş bandı yuvarlanmasına sahiptir. Faz kayması 360 derecedir, yani pratikte yoktur. Ancak sorun, bu tür filtrelerin, hoparlörün kararsız çalışmasına neden olabilecek değişken bir faz kaymasına sahip olmasıdır. Linkwitz ve Riley, AS için dördüncü dereceden filtre şemasını optimize etmeyi başardı. Filtreleri, yüksek frekanslı HG ve düşük frekanslı GG için iki seri bağlantılı ikinci dereceden Butterworth filtresinden oluşur. Böyle bir filtrenin faz kayması yoktur ve aynı düzlemde ses yaymayan hoparlörler için zaman düzeltmesine izin verir. Bu filtreler en iyi akustik performansı sağlar.

Dahili çok bantlı amplifikatörlere sahip "aktif" hoparlörlerde, amplifikatörden önce bağlanan ve geçişler olarak da adlandırılan aktif filtreler kullanılır (Şekil 21).

Pirinç. 21. Geçişleri kullanma

Pasif filtrelerle karşılaştırıldığında, aktif filtrelerin bir takım avantajları vardır: daha küçük boyutlar, daha iyi geçiş frekansı ayarlanabilirliği, daha fazla özellik kararlılığı, vb. Bununla birlikte, pasif filtreler daha büyük bir dinamik aralık, daha az gürültü ve doğrusal olmayan bozulma sağlar. Dezavantajları, giriş sinyali seviyesinde bir artış ("güç sıkıştırması" olarak adlandırılır) ile frekans tepkisinin şeklinde bir değişikliğe yol açan sıcaklık kararsızlığının yanı sıra dikkatli bir yüksek seçim ihtiyacıdır. hassas elemanlar (dirençler, kapasitörler vb.), filtre özelliklerinin çok hassas olabileceği parametrelerin yayılmasına. Son yıllarda çok sayıda yabancı firma gerçek zamanlı filtreleme, düzeltme ve gerçek dinleme koşullarına uyum sağlayan akustik sistemlerde dijital filtreler kullanmaya başlamıştır.

Modern akustik sistemler, filtrelere ek olarak, hoparlörleri termal ve mekanik aşırı yüklenmelerden korumak için genellikle elektronik cihazlar kullanır. Hem uzun vadeli hem de kısa vadeli (tepe) aşırı yüklenmelere karşı koruma, yanıt eşikleri hoparlör kafalarının termal sabitlerinden (T = 10 ... 20 ms) daha az olması gereken çeşitli eşik devreleri seçenekleri kullanılarak gerçekleştirilir. . Ek olarak, birçok ev sistemi, aşırı yükleri belirtmek için çeşitli seçenekler kullanır.

Hoparlörlerin ana özellikleri

Hoparlörlerin pek çok özelliği vardır, bazıları kullanıcı için daha önemli, diğerleri daha az önemlidir, hoparlörlerin yerli ve yabancı özellikleri ve bunları ölçme yöntemleri her zaman örtüşmez. Konuşmacıların sadece ana özelliklerini kısaca gözden geçireceğiz.

verimli işçi (etkili bir şekilde yeniden üretilebilir) frekans aralığı - AU tarafından geliştirilen ses basıncı seviyesinin, belirli bir frekans bandı üzerinden ortalaması alınan seviyeye göre belirtilenden daha düşük olmadığı aralık. IEC 581-7 tavsiyelerinde minimum Gereksinimler bu parametreye 50 - 12500 Hz, 100 - 8000 Hz frekans bandı üzerinden ortalama seviyeye göre 8 dB'lik bir düşüşle.

Bu özelliğin değeri, akustiğin doğal sesini büyük ölçüde etkiler. Hoparlörlerin çalışma aralığı, insan işitme organları tarafından algılanan maksimum aralığa (16 - 20.000 Hz) ne kadar yakınsa, hoparlör sesleri o kadar iyi ve doğaldır. Etkili çalışma aralığı, hoparlör kafalarının özelliklerine, hoparlörlerin akustik tasarımına ve geçiş filtresinin (geçit) parametrelerine bağlıdır.

Düşük frekanslarda, hoparlör kabininin hacmi belirleyici bir rol oynar. Ne kadar büyükse, düşük frekanslar o kadar etkili bir şekilde yeniden üretilir, bu nedenle özellikle subwoofer'lar her zaman oldukça hacimlidir. Yüksek frekansların çoğaltılmasıyla, modern tweeter'lar ultrasonun bile yeniden üretilmesine izin verdiği için genellikle sorunlar ortaya çıkmaz. Çoğu zaman, hoparlörlerin tekrar üretilebilir frekans aralığı, insan işitmesinin üst sınırını aşar. Bu durumda, örneğin senfonik müzik gibi karmaşık bir fonogramın tınısının daha doğru bir şekilde iletildiğine inanılmaktadır. Tipik değerler: Kitaplık hoparlörleri için 100 - 18000 Hz ve zemin standları için 60 - 20000 Hz.

Ciddi hoparlör üreticileri genellikle, hoparlörün etkin çalışma frekans aralığını ve hoparlörün düzgünsüzlüğünü belirleyebileceği, frekansın bir fonksiyonu olarak (genlik-frekans karakteristiği (AFC) grafiği) hoparlör tarafından geliştirilen ses basıncının bir grafiğini verir. frekans tepkisi.

Frekans yanıtı eşitsizliğinin derecesi, ses basıncının maksimum değerinin minimuma oranı veya başka bir yöntemle, belirli bir frekans aralığında maksimum (minimum) değerin ortalamaya oranı, desibel cinsinden ifade edilir. . Hi-Fi ekipmanı için minimum gereksinimleri tanımlayan IEC 581-7 tavsiyesi, frekans tepkisi düzlüğünün 100 - 8000 Hz aralığında ± 4 dB'yi geçmemesi gerektiğini belirtir.

Yönelme akustik sistem tarafından yayılan ses titreşimlerinin mekansal dağılımını değerlendirmenize ve akustik sistemleri farklı odalara en uygun şekilde konumlandırmanıza olanak tanır. Bu parametre, bir veya daha fazla sabit frekansta ölçülen kutupsal koordinatlarda hoparlörün dönüş açısına göre ses basıncı seviyesinin bağımlılığı olan hoparlörün yön diyagramını değerlendirmenize olanak tanır. Bazen, hoparlör sabit bir açıyla döndürüldüğünde genlik-frekans yanıtındaki azalma, ana grafikte ek frekans yanıtı dalları şeklinde görüntülenir.

Karakteristik hassasiyet - bu, çalışma ekseni üzerinde belirli bir frekans aralığında (genellikle 100 - 8000 Hz) AU tarafından geliştirilen, 1 m'lik bir mesafeye indirilen ortalama ses basıncının oranıdır ve giriş Elektrik gücü 1W Çoğu Hi-Fi hoparlör, 86-90 dB'lik bir içsel hassasiyet düzeyine sahiptir (teknik literatürde genellikle dB yerine dB/m/W kullanılır). 93 - 95 dB / m / W veya daha fazla hassasiyete sahip yüksek kaliteli geniş bant hoparlörler vardır.

İçsel duyarlılık, bir hoparlörün ne kadar dinamik aralık sağlayabileceğini belirler. Geniş bir dinamik aralık, özellikle caz, senfonik, oda müziği gibi karmaşık müzik eserlerini büyük bir güvenilirlikle yeniden üretmenizi sağlar.

THD orijinal sinyalde bulunmayan spektral bileşenlerin dönüşüm sürecindeki görünümü karakterize eder, yapısını bozar, yani nihayetinde üremenin aslına uygunluğu. Bu çok önemli bir parametredir, çünkü hoparlörlerin tüm ses yolunun toplam doğrusal olmayan bozulma katsayısına katkısı kural olarak maksimumdur. Örneğin, modern bir amplifikatörün doğrusal olmayan bozulma katsayısı yüzde yüzde birdir, bu parametrenin hoparlörler için tipik değeri ise yüzde birkaçtır. Sinyal gücü arttıkça doğrusal olmayan bozulma faktörü de artar.

Elektrik (akustik) güç – hoparlörlerin belirli bir odada potansiyel olarak sağlayabileceği ses basıncı seviyesini ve dinamik aralığı (karakteristik hassasiyeti dikkate alarak) belirler.

Farklı standartlar tarafından tanımlanan çeşitli kapasite türleri kullanılır:

karakteristik güç , hoparlörün belirli bir ortalama ses basıncı seviyesi sağladığı. IEC tavsiyeleri bu seviyeyi 1 metre mesafede 94 dB'ye ayarlar.

Maksimum Spektrumda gerçek müzik programlarına yakın olan özel bir gürültü sinyali (pembe gürültü) ile test edildiğinde hoparlörün mekanik ve termal hasar olmadan uzun süre çalışabileceği (sınırlayıcı) gürültü veya isim plakası gücü. Ölçüm tekniğine göre yerli standartlarda belirlenen isim plakası gücü ile örtüşmektedir.

Maksimum (sınırlayıcı) sinüzoidal güç - belirli bir frekans aralığında, hoparlörün mekanik ve termal hasar olmadan uzun süre çalışabileceği sürekli bir sinüzoidal sinyalin gücü.

Maksimum (sınırlayıcı) uzun vadeli akustiğin, isim plakası gücüyle aynı test sinyali ile bir dakika boyunca mekanik ve termal hasar olmadan dayanabileceği güç. Testler 1 dakika ara ile 10 kez tekrarlanır.

Maksimum (sınırlayıcı) kısa vadeli AU'nun 1 saniye boyunca isim plakası gücüyle aynı dağılıma sahip bir gürültü sinyali ile test edildiğinde dayanabileceği güç. Testler 1 dakika ara ile 60 kez tekrarlanır.

Tepe (maksimum) müzik gücü - bilinmeyen kökenli konuşmacıları karakterize etmek için favori bir parametre. Alman standardı DIN 45500 tarafından tanımlanan ölçüm tekniği şu şekildedir: Hoparlörlere frekansı 250 Hz'nin altında ve süresi 2 saniyeden az olan bir sinyal uygulanır. Akustik, gözle görülür bir bozulma yoksa testi geçmiş olarak kabul edilir. “Kulak tarafından fark edilen bozulmaların altında” her şeyi anlayabileceğiniz açıktır. Sonuç olarak, “P.M.P.O. … (veya Müzik Gücü…)…100!, …200! ve hatta… …1000 Wt!”. Bu tür hoparlörler tarafından yaratılan en azından bazı kaliteli seslerden bahsetmeye gerek olmadığı açıktır.

ULF için hoparlör seçerken, gerçek maksimum hoparlör gücünün amplifikatör gücünü yaklaşık yüzde 30 veya daha fazla aşması istenir. Bu durumda, kabul edilemez derecede yüksek bir sinyalin verilmesi nedeniyle akustik arızaya karşı sigortalanmış olursunuz. Elbette, iyi hoparlörlerin aşırı yük koruma devreleri vardır, ancak bunu riske atmamak daha iyidir.

Yüksek kaliteli ses üretimi için hangi amplifikatör gücü yeterlidir? Bu büyük ölçüde odanın parametreleri, akustik sistemlerin özellikleri, dinleyicinin ihtiyaçları tarafından belirlenir. Küçük bir oturma odasını seslendirmek için bir amplifikatör seçerken, amplifikatörün gücünün en az 20 watt olması gerektiğini varsayabiliriz.

En Yaygın Değerler elektrik (giriş) direnci (empedans): 4, 8 veya 16 ohm. Bu parametre, hoparlörlerin çalışacağı bir amplifikatör seçerken önemlidir. Amplifikatörün pasaportunda belirtilen empedansa uygun hoparlörler kullanmalısınız. Böyle bir çözüm, akustik ve amplifikatörün özellikleri arasında ideal bir eşleşme, yani en iyi ses kalitesi sağlayacaktır.

Üreticilerin özel donanımlı akustik laboratuvarlarının koşullarından farklı koşullarda hoparlörlerin özelliklerinin ölçülmesi son derece karmaşık, maliyetli ve en önemlisi çok yaklaşık sonuçlar veren bir iştir. Tüm uluslararası ölçüm gereksinimlerini karşılayan yüksek kaliteli ses analizörleri ve preamplifikatörlü ölçüm mikrofonları son derece pahalıdır ve her Rus şirketinin bunları satın almaya gücü yetmez. Gerçek, modern ölçüm teknikleri çoğu durumda akustik olarak sönümlenmiş bir oda olmadan yapmayı mümkün kılacaktır.

ses kabloları

Ses kabloları, ilk bakışta, bir kurulumun veya ev sinema sisteminin ses alt sisteminin en az önemli bileşenidir, bu nedenle genellikle "değişim halinde" olarak adlandırılan satın alınırlar. Ve büyük bir hata yaparlar.

Herhangi bir kablonun içinden geçen sinyali etkilediği açıktır. Soru, kablonun sinyali tam olarak nasıl etkilediği ve bu etkinin ne kadar olduğudur.

Ses kablolarının seçimi, bir yandan ses sinyalinin kalite parametreleri ve diğer yandan yapıcı ve finansal hususlar tarafından belirlenir. Gerçekten de, bazı kurulumlar döşenmek için yüzlerce metre ses kablosu gerektirir. Ne kadar tutacağını hesaplayabilirsiniz örneğin toplam ağırlığı 100 kg olan gümüş mikrofon kabloları...

Herhangi bir elektrik kablosu veya telindeki iletkenler metaldir. Ses kabloları çoğunlukla bakır ve gümüş kullanır. 1984 yılında Hitachi, profesyonellerin hemen dikkatini çeken SAX-102 ara bağlantı kablosunu piyasaya sürdü. Oksijensiz bakır OFC'den (Oksijensiz Bakır) yapılmıştır. Şimdi neredeyse tüm özel "kablo" firmaları bu tür bakır kullanıyor. Oksijensiz bakır neden iyidir? İletken metal, metal granüllerin bir dizi bağlantısı olarak görülebilir. Her granülün içinde kristal yapı idealliğini korur, ancak granüller arasındaki arayüzler kristal kafesi ihlal eder. Kural olarak, arayüzlerin ortaya çıkmasının nedenleri oksit filmleri, metalli oksijen bileşikleridir. OFC'nin belirli bir şekilde dökülmesi ve gerilmesi nedeniyle ideal peletlerin uzunluğu artar. Tipik yüksek saflıkta bakır, metre kablo başına yaklaşık 5.000 tane içerir. OFC teknolojisindeki gelişmeler, metre başına tane sayısı 1000 olan daha yüksek kaliteli OFHC (Oksijensiz Yüksek İletkenlik) oksijensiz yüksek iletken bakırın ortaya çıkmasına neden olmuştur. Oksijensiz bakır tel teknolojisinin başka çeşitleri de vardır.

Gümüş iletkenlere de benzer teknolojiler uygulanmaktadır. Sonuç, AudioQuest'in FPS (İşlevsel Gümüş) veya PSS (Mükemmel Yüzey Gümüşü) gibi son derece rafine, uzun taneli gümüştür. Bunlar çok pahalı teller. Gümüş genellikle bakır tel üzerinde kaplama kaplaması olarak kullanılır ve homojen olmamaların sinyal iletimi üzerindeki potansiyel etkisini ortadan kaldırmak için yüzey ayna cilasıyla parlatılır.

Ev aletlerinde ses telleri ve kabloları için yalıtkan olarak, başlıca polietilen, polivinil klorür ve floroplastik (Teflon olarak bilinir) kullanılır. Kabloların dış kaplamaları için suni kauçuklar, silikon kauçuklar, polipropilenler vb. kullanılır.En çok polietilen kullanılır, floroplast en iyi dielektrik özelliklere sahiptir, ancak nispeten pahalıdır, bu da kullanımını engeller. Bazen yalıtkan olarak köpüklü polietilen veya floroplast kullanılır.

Ses kabloları amplifikatörü hoparlörlere bağladığı ve oldukça yüksek akımlarla çalıştığı için tasarımcılar öncelikle aktif dirençşef: ne kadar küçükse o kadar iyidir. Birincisi, kablonun omik direnci ULF çıkış direnci ve AC giriş direnci ile seri olarak bağlandığından ve nispeten yüksek dirençli bir bağlantı teli ULF ve AC'nin kalitesini önemli ölçüde düşürebilir ve ikinci olarak, Joule-Lenz yasasına göre, telin termal ısınması, içinden geçen akımın derecesi ile orantılıdır. İletken hatların omik direncini azaltmak, kesitlerini artırarak elde edilir. Bu nedenle, ses kabloları oldukça kalındır. Akustik teller nispeten düşük frekanslıdır (çalışma aralığı 4-5 büyüklük sırasıdır: hertz birimlerinden yüzlerce kilohertz'e kadar). Yine de çoğu geliştirici, minimum değeri elde etmiş direnç(0,001–0,05 Ohm/m), telin endüktansını azaltmaya çalışın (tipik bir spesifik endüktans değeri 0,2–0,5 μH/m'dir). Düz bant olanlar hariç hemen hemen tüm teller, ayrı ince tellerden birleştirilmiş demetler şeklinde yapılır. En basitleri bir çift yalıtılmış iletkendir ("erişte"); Bu tasarım, en düşük maliyeti nedeniyle en yaygın olanıdır. Bükülmüş damarlar sürekli olarak pozisyonlarını değiştirir: bazıları yüzeyden içe doğru, bazıları ise tam tersine merkezden yüzeye gider. İletkenin kesiti üzerindeki akım yoğunluğunun dağılımı, kablo yüzeyine yakın kalmak için değişmediğinden, akım arayüzden bir telden diğerine geçer. Bireysel çekirdekler arasındaki temasın her zaman iyi olmadığı (her çekirdeğin yüzeyinde akımı zayıf ileten bir oksit tabakası vardır) ve direnç bariyerlerinden çok sayıda geçiş teorik olarak iletilen sinyali etkileyebilir. Eski ağ kablosunu kauçuk izolasyonda keserseniz, koyu renkli bir oksit filmi dikkat çeker. Böyle bir tel soyulmadan lehimlenmez, ohmmetre oldukça büyük bir direnç gösterir ...

Cilt etkisinin etkisini azaltmak için, her ince damar bazen kendi yalıtımı ile sağlanır, ancak bu tür kablolar teknolojik olarak gelişmiş değildir, çünkü böyle bir kablonun damarlarını kesme işlemini otomatikleştirmek zordur.

Hoparlör kabloları, yalnızca iç yapıda değil, aynı zamanda dış özelliklerde de farklılık gösteren çok çeşitli tasarımlarla karakterize edilir: yuvarlak kesitli, düz, ince şeritler gibi, tekli, ikili, dörtlü vb. Karşın yüksek fiyat, yassı teller, duvar kağıdı, halı vb. altında kolayca gizlendikleri için ev sineması kurulumlarında çok popülerdir. Bi-Wiring ve Bi-Amping şemalarına göre akustiği bağlamak için uygun olan çiftler halinde ikiz teller talep edilmektedir.

Çeşitli hoparlörler, özel gereksinimleri olan ev sineması hoparlörleridir. Bunlar ayrı bir broşürde ele alınacaktır.