Количественно направленность излучения определяется характеристиками на-аравлениости, обычно изображаемыми в полярных координатах. Характеристика направленности представляет собой - графическое изображение относительной величины звукового давления R, развиваемого излучателем в данном направлении, по сравнению с давлением, развиваемым излучателем в направлении оси, в зависимости от угла, образованного осью излучателя и направлением излучения. Так, например, измерив на рис. 12 радиус-вектор, получим, что звуковое давление на любом расстоянии от излучателя под углом 15° к его оси составляет 0,8 значения звукового давления на том же расстоянии по оси излучателя. При излучении поршня без экрана характеристика направленности изображается косинусоидой (восьмеркой при построении в полярных координатах). На рис. 13

РИС. 13. Характеристики направленности излучения поршня в бесконечном экране при различных отношениях d/X

изображены характеристики направленности излучения поршня, помещенного в бесконечный экран для различных значений отношения диаметра поршня к длине волны. Направленность излучателя может быть оценена и через так называемый коэффициент концентрации-отношение мощности, излученной направленным излучателем, развивающим звуковое давление, такое же, как и у ненаправленного излучателя на его оси к мощности, излученной последним. Коэффициент концентрации для ненаправленного излучателя равен единице, а для излучателя с восьмерочной (косинусоидальной) характеристикой направленности - трем. Направленность реальных язлучателей в зааисимости ог частоты описывается более сложным образом и практически определяется при измерениях.

ИСКАЖЕНИЯ

Преобразование одного вида энергии в другой, в частности электрической а акустическую, практически не происходит без искансений. Основными видами искажений являются: амплитудно-частотные (АЧИ), фазово-частотные (ФЧИ), .переходные (ПИ), которые могут быть определены через первые два, нелинейные (НИ).

Сущность АЧИ заключается в том, что преобразователь воспроизводит электрические сигналы разной частоты неодинаково. Например, при подведении напряжения 1 В на частоте 100 Гц к данному преобразователю он будет развивать на расстоянии 1 м по его оси звуковое давление 0.1 Па, а при подведении напряжения 1 Б, ио на частоте 1000 Гц он будет развивать звуковое дав-

ление 0,2 Па. Амплитудно-частотные искажения легко определяются по амплв-тудно-частотиой (АЧХ) или чаще для краткости называемой частотной характеристике, где по оси абсцисс откладывается (как правило, в логарифмическом масштабе) частота, а по оси ординат также в логарифмическом масштабе (в децибелах) развиваемое звуковое давление в определенной точке пространства и при заданном режиме подведения напряжения к цреобразователю, например при неизменном напряжении на всех частотах. Бланки АЧХ стандартизованы ГОСТ

дБ /25- Аз /125

/1250

/3150 /SJOO /12500

го 50

т 500 1000

2то то то sooo

швов 20000Гц

РИС. 14. Частотная характеристика акустической системы 35АС-1, изображен-ная иа стандартном бланке АЧХ

16122-78 (рис. 14) и стандартом МЭК (рис. 15). Мерой АЧХ является ее яв-равномерность. Так, представленная на рис. 14 осевая АЧХ имеет неравномерность 15 дБ в диапазоне 40-20 000 Гц. Причинами АЧИ являются частотные зависимости сопротивления излучения и механических сопротивлений элементов преобразователя и их комбинаций, а также зависи.мость от частоты электрического входного сопротивления преобразователя.

ib SO

"20

m 2Ш

Ш im zm mo

РИС. 15. Бланк АЧХ, ста»дартизованный МЭК 20

Сущность ФЧИ заключается в том, что сдвиг фазы между подводимым электрическим напряжением и развиваемым преобразователем звуковым давлением отличен от равномерно растущего с частотой сдвига фаз звукового давления между двумя точками поля, находящимися иа разных расстояниях от есг тественного источника. Действительно, как следует из (13), сдвиг фазы пропорционален частоте и расстоянию от источника. Нарушение этой зависимости в преобразователях при излучении ими звука обусловливается, по существу, теми же причинами, которые имеют место при АЧИ.

Переходные искажения заключаются в том, что при подведении к преобразователю переменного напряжения излучаемое им звуковое давление не сразу достигает постоянного значения, а нарастает постепенно и не сразу спадает до нуля при выключении подводимого напряжения. Причины переходных искажений- инерция и упругость элементов преобразователя ПИ. Переходные искажения и ФЧИ отечественными стандартами не нормируются.

Нелинейные искажения проявляются в том, что при подведенди к преобразователю напряжения одной или нескольких частот в излучаемом им звуке кроме составляющих этих частот появляются еще и другие. Эти частоты могут быть кратными подводимым частотам (гармоники), или в целое число раз меньше их (унтертоны нли субгармоники), или являться суммой или разностью подводимых частот. В последнем случае говорят об интермодуляцнонных искажениях. Причинами НИ является то, что смещения, скорости, ускорения элементов преобразователя под воздействием приложенных к ним сил становятся непропорциональными приложенным силам, что вызывается их нелинейной зависимостью. По своей величине НИ оцениваются, во-первых, сум.марным коэффициентом гармоник

где pi - звуковое давление на частоте подводимого напряжения; р2, рз - звуковые давления в излученном звуке на частотах 2fi, 3fi и т. д.

Кроме суммарного коэффициента гармоник часто НИ оцениваются характеристическим коэффициентом гармоник, который отличается от суммарного коэффициента гармоник тем, что в (24) значение pi заменяется рср [см. (25)].

Другим видом оценки НИ являются коэффициенты интермодуляционных искажений, определяемые при подведении к преобразователю частот fi и fj как

*им2 = (Pf2-fi + Рп+п)1 Pf2,

*ИМ 3 = ( Pf2-2fl + Pn+2f\)l Pf2,

где Pf2 - звуковое давление иа частоте fz; pn~fu Pf2+ti, pn-ift, pjz+ifi - соответственно звуковые давления на частотах, указанных в индексах. Общий коэффициент интермодуляционных искажений

*ии = У *им2 + *i

Следует заметить, что наибольшего значения НИ достигают при увеличении подводимой кпреобразователк} мощности до предельно допустимой.

Близким НИ видом искажений являются дребезжание и призвуки. И те и Другие хорошо ощущаются при подведении к преобразователю синусоидального напряжения постепенно изменяющейся частоты.