Главная > Разное > Акустика (М. А. Сапожков)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

9.2. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЗВУКОЗАПИСЬ

ОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗВУКОЗАПИСИ

Механическая звукозапись основана на вырезании (илет выдавливании) в материале носителя записи канавки с помощью записывающего устройства — рекордера. При воспроизведении по канавке движется игла воспроизводящего устройства — звукоснимателя.

Рис. 9.1. Вид модулированной канавки при поперечной (а) и глубино (б) записи

В процессе развития механической записи были предложены два основных способа модуляции канавки: поперечный, при котором резец колеблется влево-вправо от нейтрального положения и канавка постоянной ширины приобретает извивы (рис. 9.1, а), и глубинный, при котором резец смещается вверх — вниз от нейтрального положения, вырезая канавку переменной глубины и ширины (рис. 9.1, б).

Все предварительные операции по записи и монтажу фонограммы ведут с помощью магнитной записи. Окончательно смонтированную магнитную фонограмму переводят в механическую на станке механической записи (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Схема станка механической записи

Он имеет массивный диск (планшайбу) вращаемый двигателем 2. Рекордер 4 с помощью механизма перемещается в радиальном направлении. Носитель записи 5 (медный или лаковый диск) прочно закрепляется на планшайбе. Алмазный резец рекордера постепенно перемещается в радиальном направлении от края диска к центру, В отсутствие сигнала получается канавка без извилин, смодулированная. В поперечном разрезе смодулированные канавки имеют постоянную ширину а и глубину (рис. 9.3). Промежуток между

Рис. 9.3. Разрез канавки записи; положение резца (слева) и острия иглы (справа) в канадке

Рис. 9.4. Схематическое изображение движения режущей грани резца 1 при записи и острия иглы 2 при воспроизведении

двумя соседними канавками в называют полем, а расстояние А между осями двух соседних канавок шагом записи. Дно канавки закруглено, радиус закругления обозначают угол, образованный стенками канавки, у. Он равен 90°.

При подаче на рекордер сигнала резец начинает колебаться и вырезать канавку сложной формы. Такую канавку называют модулированной.

Записанный диск или полученная с его помощью пластинка вращается при воспроизведении с той же частотой, что и диск при записи. Это необходимо для того, чтобы избежать различия между частотами записанных и воспроизводимых звуков или, иначе говоря, чтобы сохранить неизменной высоту тона записанных звуков.

После окончания записи на поверхность лакового диска наносят слой серебра, служащий далее токопроводом при электрохимическом процессе нанесения слоя никеля. Слой никеля достигает Полученную копию (первый оригинал) осторожно отделяют от лакового диска. С первого оригинала снова электрохимическим (гальваническим) способом изготовляют несколько десяти) новых копий (вторых оригиналов). После отделения второго оригинала его прослушивают, как обычную граммофонную пластику. Обнаруженные дефекты устраняют гравировкой, контролируя эту работу под микроскопом, вторых оригиналов снимают третьи оригиналы толщиной примерно для уменьшения износа матрицы покрывают слоем хрома (правда, качество фонограммы при этом ухудшается) и используют в качестве матриц при прессовании пластинок. Одной матрицей без существенного ухудшения качества прессуют до тысячи пластинок. Материалом пластинок служит винилит — сополимер винилхлорида с винилацетата с небольшой добавкой размягчающих и окрашивающих веществ.

СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗВУЧАНИЯ

Длительность звучания определяется протяженностью участка занимаемого канавками в радиальном направлении (протяженностью зоны записи), частотой (угловой скоростью) вращения диска и расстоянием между осями соседних канавок (шагом записи) А:

Выбор значений и А тесно связан с технологическими параметрами пластинки, прежде всего с ее диаметром, а также с параметрами, характеризующими качество звучания, — с частотным и динамическим диапазонами механической фонограммы.

Для увеличения длительности звучания необходимо увеличивать диаметр пластинки и уменьшать частоту вращения и шаг записи. Предел увеличению диаметра и, следовательно, размера становится двумя обстоятельствами. Пластинки большого диаметра громоздки, тяжелы и менее прочны. Чрезмерное возрастание скорости резания на краю диска приводит к разогреву резца и заставляет его охлаждать. Уменьшение частоты вращения при сохранении неизменными амплитуды смещения и, следовательно, записи приводит к эффекту неогибания. Пока радиус кривизны канавки больше радиуса кривизны конца иглы игла точно следует за извилинами канавки (рис. 9.4, а). При уменьшении радиуса кривизны канавки, обусловленном уменьшением частоты вращения, наступает момент, когда игла не может точно следовать за извилинами канавки, т. е. возникает неогибание (рис. 9.4,б). В результате игла начинает сильно разрушать канавку (рис. 9.4, в) и воспроизведение сигналов верхних частот ухудшается ввиду уменьшения амплитуды смещения, увеличения нелинейных искажений, вызванных изменением формы канавки, и увеличения шумов разрушенной канавки. Высказанные соображения можно подкрепить простейшими математическими выкладками

При линейной зависимости координаты у от времени линейная скорость движения иглы вдоль оси канавки) уравнение кривой смещения канавки относительно спиральной оси выражается зависимостью.

Радиус кривизны связан с координатой х зависимостью

колебательное ускорение.

Радиус кривизны наименьший у вершин синусоидальной канавки, где колебательное

Ускорение имеет наибольшее амплитудное значение

Тогда, выражая линейную скорость через угловую частоту вращения и радиус витка спирали и учитывая, что получаем

Минимальный радиус кривизны канавки уменьшается с уменьшением частоту вращения и радиуса витка спирали R и с увеличением амплитуды смещения и частоты записанных колебаний Поэтому попытка увеличить время звучания путем уменьшения частоты вращения при сохранении неизменными других параметров записи приводит, как уже указывалось выше, к ухудшению воспроизведения составляющих верхних частот.

Рассмотрим возможность увеличения времени звучания посредством уменьшения шага записи Наименьший допустимый шаг записи определяется наибольшей амплитудой смещения При записи синусоидального колебания колебательная скорость связана со смещением зависимостью

причем Отсюда

Очевидно, что при постоянстве амплитуд колебательной скорости амплитуды смещения возрастают с уменьшением частоты. Поэтому уменьшение шага записи приводит к ограничению амплитуд смещения на нижних частотах и, следовательно, к ограничению частотного диапазона со стороны нижних частот.

Для расширения полосы пропускания необходимо пропорционально уменьшать амплитуды смещения на всех частотах. Но при неизменном материале носителя записи это приведет к ухудшению отношения сигнал-помеха ввиду большего влияния неоднородностей материала носителя. Следовательно, уменьшится динамический диапазон записи. Для реализации предлагаемого пути нужно использовать носители записи с более тонкой структурой, не создающей заметной шумовой помехи. Для уменьшения износа пластинок требуются легкие звукосниматели, а для уменьшения «неогибания» — иглы с небольшим радиусом кривизны острия. Уменьшение отдачи компенсируют увеличением усиления тракта воспроизведения.

Другой резерв увеличения длительности звучания — регулирование шага записи. В паузах и при записи сигналов, создающих небольшие амплитуды смещения, шаг записи уменьшают, а при записи больших сигналов увеличивают. Автоматическая система, управляющая шагом записи, поскольку она является инерционной, должна действовать «с упреждением», изменять шаг записи до момента появления большого сигнала. Для этого в магнитофон, с которого производят перезапись на диск, вводят дополнительную магнитную головку, с которой снимают «упреждающий» сигнал, выпрямляют его и с его помощью управляют перемещением рекордера в радиальном направлении, а при записи стереофонических сигналов и в глубину

Итак, для увеличения длительности звучания уменьшают шаг записи, вводят его автоматическое регулирование и применяют мелкоструктурные носители записи. На основе этих идей производятся современные долгоиграющие пластинки.

РЕЖИМЫ ЗАПИСИ

Рассмотрим два возможных режима записи: режим постоянства амплитуд колебательной скорости (рис. 9.5, а) и режим постоянства амплитуд смещения (рис. 9.5, б). Графики изображены в предположении, что напряжение подводимое к рекордеру, одинаково на всех частотах от до Во избежание амплитудно-частотных искажений для воспроизведения записей, сделанных в режиме необходимы электромеханические преобразователи индуктивного типа — электромагнитный или электродинамический звукосниматели, у которых ЭДС пропорциональна колебательной скорости. Для воспроизведения записей, сделанных в режиме необходимы преобразователи емкостного типа — конденсаторный или пьезоэлектрический звукосниматели, у которых ЭДС пропорциональна смещению иглы. При воспроизведении записей, сделанных в режиме преобразователями индуктивного типа необходимо корректирование их АЧХ, чтобы получить постоянство напряжения на выходе звукоснимателя.

Из рис. 9.5, а видно, что в режиме амплитуды смещения убывают с ростом частоты. Такое распределение амплитуд смещения нежелательно. Энергия шумов граммофонной пластинки сосредоточена главным образом в области верхних звуковых частот, и влияние шумов в режиме будет возрастать. К тому же энергия высокочастотных составляющих Акустических сигналов на верхних частотах меньше, чем на средних, поэтому уменьшение отношения будет еще заметнее. Поэтому с точки зрения лучшего перекрытия щумов пластинки более приемлема запись в режиме постоянства амплитуд смещения. Отношение увеличивается при этом более чем на Однако чрезмерное увеличение амплитуд колебательной скорости на

Рис. 9.5. Частотные характеристики амплитуды колебательной скорости амплитуды смещения и требуемой частотной характеристики коррекции при записи в режиме постоянства амплитуд колебательной скорости (а) и в режиме постоянства амплитуд смещения (б)

верхних частотах в режиме может привести к эффекту неогибания. Поэтому в соответствии с рекомендациями МЭК унифицированная амплитудно-частотная характеристика записи (кривая 1 на рис. 9.6) занимает промежуточное положение между АЧХ в режимах постоянства и постоянства

Рис. 9.6. Унифицированная АЧХ записи (1), идеализированная (2) и реальная (3) АЧХ воспроизведения

Она имеет меньшую крутизну, чем обусловлено зависимостью Этой зависимости соответствует изменение К на при -кратном изменении частоты (графики и 2). Фактически, как видно из рис. -кратному изменению частоты соответствует изменение К на Для уменьшения заметности вибраций двигателя (рокота) МЭК в дальнейшем предложил ввести спад АЧХ воспроизведения на нижних частотах (график 3).

Под амплитудно-частотной характеристикой записи подразумевают зависимость от частоты при неизменном синусоидальном напряжении на входе. Обычно ее выражают относительным коэффициентом передачи К в единицах уровня

где амплитуды скорости на частоте и на частоте 1000 Гц. Таким образом, запись ведется с частотными предыскажениями (второй сверху график на рис. 9.5, б и кривая 1 на рис. 9.6), позволяющими лучше перекрыть шум пластинки. Для восстановления исходного спектра сигнала АЧХ тракта воспроизведения должна иметь обратный характер (четвертый сверху график на рис. 9.5, б и кривая 2 на рис. 9.6).

ОСОБЕННОСТИ ЗАПИСИ СТЕРЕОСИГНАЛОВ

Как уже упоминалось, в процессе развития механической записи были предложены и разработаны два способа модуляции канавки: поперечный и глубинный (см. рис. 9.1). Комбинацию этих двух способов используют для двухканальной стереофонической записи. Однако управлять движением резца в горизонтальном и вертикальном направлениях непосредственно сигналами левого и правого каналов нецелесообразно ввиду некоторого различия свойств записываемых фонограмм и трудности разделения сигналов в звукоснимателе. Поэтому оба направления смещения резца поворачивают на 45° и сигналы каждого канала записывают одновременным перемещением резца в горизонтальном и вертикальном направлениях. Тогда движение иглы, воспроизводящей сигнал одного канала, происходит по направлению слева сверху — вправо вниз (и в обратном направлении), другого канала — справа сверху — влево вниз (и в обратном направлении). Итак, чтобы получить двухканальную стереофоническую фонограмму резцу сообщают перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем оба они находятся под углом 45° к поверхности носителя, как показано на рис. 9.7. Поскольку угол раскрытия стенок канавки равен 90°, на каждой стенке канавки записывают один сигнал: на внешней (ближе к краю пластинки) сигнал правого канала, на внутренней (обращенной к центру пластинки) сигнал левого канала.

Стандартизована и фазировка сигналов в каналах. Выходные напряжения звукоснимателя находятся в фазе, если игла подается

вверх для левого канала и вниз для правого (или наоборот). Этот порядок принят по следующим соображениям. При вращении диска возникают вертикальные перемещения иглы, обусловленные короблением пластинки и биениями диска из-за неточной насадки на ось (плоскость диска не перпендикулярна оси). Если бы сигнал одного канала был записан способом поперечной записи, а другого — способом глубинной записи, то помеха, обусловленная вертикальными перемещениями иглы, воспроизводилась бы только в одном канале. Смещением направлений записи на 45° достигается противофазное и примерно одинаковое по амплитуде распределение напряжения этих помех по обоим каналам. В результате звучание помехи распределяется по всей ширине базы и не локализуется, что уменьшает ее заметность.

При синфазных сигналах равной амплитуды (монофоническая запись) игла перемещается только в горизонтальной плоскости. Поэтому при объединении сигналов обоих каналов с целью монофонической записи слуховое восприятие помех еще более ослабляется.

При квадрофонической записи на каждой стенке канавки записывается спектром звуковых частот сигнал переднего канала, а на поднесущей частоте спектр сигнала заднего канала. Полный спектр записи при этом простирается до

ЛАКОВЫЕ ДИСКИ

Технические условия механической звукозаписи на лаковые диски определены Стандарт полностью соответствует публикациям Стандартизованы диаметр (формат) дисков: 300, 250, 175 мм (обозначается соответственно частоты вращения (угловые скорости вращения): 331/3 (для всех форматов) и 45,11 об/мин (главным образом, для формата Запись должна иметь вид спиральной канавки, вырезанной в рабочем слое лакового диска, вращающегося по ходу часовой стрелки. Запись в направлении от края к центру диска должна содержать вводную канавку, начальную (немодулированную) канавку, модулированные канавки, конечную (немодулированную) канавку. Эти части образуют зону записи. Далее следуют выводная канавка и заключительная концентричная канавка. Записи разных произведений, выполненных на одном диске, содержат разделительные промежутки Переход от одного произведения к другому со вершается непрерывной соединительной канав кой. Размеры записи для грампластинок разных форматов должны соответствовать указанным в табл. 9.1 Шаг вводной канавки установ лен для для вы водной — для для Разделительный промежуток между записями разных произведений должен быть не менее Начальная и выводная канавка должны иметь не менее одного витка. Форма и размер канавок в радиальном сечении должны соответствовать рис. 9.3 и табл. 9.2.

Рис. 9.7. Образование канавки стереофонической фонограммы

При шаге выводной канавки, превышающем ширина канавки должна быть не менее

Стандартизована в соответствии с рис. 9.6 и табл. 9.3 АЧХ записи.

Остальные параметры записи на лаковых дисках должны соответствовать табл. 9.4.

Таблица 9.1. (см. скан) Форматы и размеры записи на диск

Таблица 9.2. (см. скан) Форма и размеры канавок

Таблица 9.3. (см. скан) Амплитудно-частотная характеристика механической записи на диск

Стереоканалы должны быть сфазированы так, чтобы равновеликие синфазные сигналы создавали бы только поперечную запись. Разбаланс стереоканалов по уровню записи на частоте 1000 Гц не должен превышать расхождение АЧХ в диапазоне Гц должно быть не более в диапазоне Гц — не более

Переходное затухание между стереоканалами в диапазонах частот Гц должно быть не меньше соответственно

ГРАММОФОННЫЕ ПЛАСТИНКИ

Параметры пластинок определены соответствует публикациям Стандарт не распространяется на гибкие пластинки.

Основными параметрами граммофонных пластинок служат длительность звучания, ширина полосы записанных частот, неравномерность АЧХ в пределах этой полосы, коэффициент гармоник, коэффициент детонации, относительный уровень помех (шумов).

Длительность звучания определяется диаметром пластинок. Для форматов диаметр пластинок составляет соответственно а длительность звучания 27, 18 и 9 мин.

Ширина полосы частот, неравномерность АЧХ, коэффициент гармоник заданы параметрами системы записи (см. табл. 9.4). Детонация зависит от эксцентриситета центрового отверстия и коробления пластинки. Эксцентриситет не должен превышать а коробление Уровень помех по отношению к номинальному уровню записи не должен превышать — а увеличение уровня помех после 50 проигрываний не должно превосходить (разумеется, при соблюдении условий эксплуатации).

В настоящее время преимущественно выпускают пластинки с частотой вращения 331/3 об/мин, некоторые пластинки формата Ф175 - с частотой вращения 45,11 об/мин.

Таблица 9.4. (см. скан) Параметры механической записи на диск

Ранее выпускали монофонические пластинки непосредственного воспроизведения с частотой вращения 77, 92 об/мин. За рубежом в небольшом количестве делают пластинки с частотой вращения 162/3 об/мин.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И КОНТРОЛЬНЫЕ ГРАМПЛАСТИНКИ

Для проверки электропроигрывающих устройств и электрофонов ) выпускают измерительные и контрольные грампластинки. Их общие параметры соответствуют (срок действия продлен до 1.7.89). Стандарт соответствует публикации

Основные параметры и размеры пластинок соответствуют ГОСТ 5289-73, ГОСТ 14761.0 - 78 и стандартам на измерительные и конфрольные пластинки конкретного назначения. Форма и размеры канавок, а также другие параметры записи, не установленные стандартами на пластинки конкретного назначения, должны соответствовать ГОСТ 7893-72, ГОСТ 5289-80. Пластинки прессуют матрицами снятыми со второго оригинала. Эксцентриситет центрового отверстия пластинок не более коробление — не более Относительный уровень помех немодулированных канавок в соответствии с ГОСТ 5289-80 не более — а после 50 проигрываний не должен возрастать более чем на

Установлены стандарты на следующие виды измерительных и контрольных пластинок: для измерения относительного уровня рокота (ГОСТ 14761.1-78), для измерения коэффициента детонации (ГОСТ 14761.2-78), грампластинки «скользящего тона» для измерения амплитудно-частотных характеристик (ГОСТ 14761.3-78), для измерения разделения между стереоканалами (ГОСТ 14761.4-78), для проверки работы автостопа Срок действия перечисленных стандартов также продлен до 1.7.89.

Грампластинки для проверки уровня рокота электропроигрывающих устройств и электрофонов содержат запись сигнала сравнения частоты 315 Гц и немодулированные канавки. Канавки с сигналом сравнения выполнены в виде отдельных зон поперечной и глубинной записи, а также записи сигналов левого и правого каналов при амплитудном значении колебательной скорости 5,41 см/с и соответственно эффективном (действующем) значении 3,83 см/с. Запись производится на станке, носительный уровень рокота которого не превышает без взвешивающего фильтра и при его наличии. Соответственно относительный уровень рокота измерительной пластинки должен быть не более без взвешивающего фильтра и при его наличии. Амплитуду колебательной скорости изготовленных пластинок определяют расчетом по заданной частоте и измеренной под микроскопом амплитуде смещения, канавки с поперечной записью сигнала сравнения:

Пластинки для измерения коэффициента детонации содержат запись синусоидального сигнала частоты Гц при эффективном значении колебательной скорости см/с. Кроме записи сигнала частоты 3150 Гц пластинка содержит немодулированные замкнутые (концентрические) канавки, предназначенные для центрования пластинки. Чтобы коэффициент детонации измерительной пластинки не увеличивался в процессе ее использования, эксцентриситет центрального отверстия должен быть не более а коробление — не более

Грампластинка «скользящего тона» предназначена для снятия амплитудно-частотных характеристик. Она содержит запись сигнала изменяющейся частоты от 20 до 20 000 Гц. Частотный масштаб «скользящего тона», воспроизводимого с пластинки, должен совпадать с масштабом диаграммной ленты, используемой в самопишущем регистраторе уровня. Звуковые канавки выполнены в виде отдельных зон поперечной и глубинной записи, а также записи сигналов левого и правого каналов. Эффективное значение колебательной скорости на частоте 1000 Гц при поперечной записи — 2,24 см/с. Поскольку увеличивать колебательную скорость на более высоких частотах недопустимо из-за возникновения эффекта неогибания, на более высоких частотах принят режим постоянства на более низких частотах в соответствии с ГОСТ 7893-72 принят спад достигающий на частоте 20 Гц 19,3 дБ. Записи «скользящего тона» предшествует сигнал частоты 1000 Гц, служащий для установки в исходное положение измерительной аппаратуры с самописцем. Диаграммная лента приходит в движение при прекращении сигнала частоты 1000 Гц. Особые грампластинки выпускают для измерения переходного затухания между каналами. Их основные параметры приведены в табл. 9.5.

Допустимое переходное затухание между стереоканалами на частотах ниже 315 Гц — не менее 25 дБ, в диапазоне частот

Таблица 9.5. (см. скан) Параметры граммофонных пластинок для измерения переходного затухания между каналами

(см. скан)

Рис. 9.8. Допуски на неравномерность АЧХ ЭПУ высшей группы сложности

Рис. 9.9. Допуски на неравномерность АЧХ ЭПУ первой группы сложности

Рис. 9.10. Допуски на неравномерность АЧХ ЭПУ второй группы сложности

Гц — не менее 30 дБ, в диапазоне частот Гц — не менее 25 дБ, на частотах свыше 16 000 Гц — не менее 15 дБ.

Пластинки содержат канавки с записанными сигналами фиксированных частот, значения которых определены в Канавки с записанными сигналами фиксированных частот выполнены в виде зон записи левого и правого каналов; ширина каждой зоны — не менее 2 мм. Амплитуды колебательной скорости устанавливают по (рис. 8.6).

Грампластинки, предназначенные для проверки работы автостопа, имеют две зоны с немодулированными канавками — на одной стороне для проверки на несрабатывание, на другой — для проверки на срабатывание. Начальный диаметр первой зоны — не менее 160 мм, конечный — 127 мм. Шаг канавки от 3 до Начальный диаметр второй зоны — при шаге записи диаметр замкнутой канавки, предназначенной для проверки автостопа на несрабатывание, равен для проверки на срабатывание — 107 мм. Шаг канавки второй зоны стороны, предназначенной для проверки автостопа на несрабатывание, стороны, предназначенной для проверки на срабатывание, — 3 мм.

ЭЛЕКТРОПРОИГРЫВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА, ЭЛЕКТРОПРОИГРЫВАТЕЛИ, ЭЛЕКТРОФОНЫ

Для воспроизведения граммофонных пластинок служат электропроигрывающие устройства Они содержат движущий механизм и звукосниматель и предназначены для встраивания в бытовую электроакустическую аппаратуру, например в радиоприемники и электропроигрыватели. Электропроигрыватель — электропроигрывающее устройство в футляре. Автономное электропроигрывающее устройство, содержащее, кроме движущего механизма и звукоснимателя, усилители и электроакустические системы (громкоговорители), называют электрофоном, сочетание электропроигрывающего устройства с радиоприемником — радиолой. Выпускают также комбинированные устройства, содержащие, кроме ЭПУ, магнитофонную панель.

Параметры ЭПУ должны соответствовать аналогичному стандартам

По электрическим и электромеханическим параметрам и потребительским (эксплуатационным) удобствам (свойствам) ЭПУ разделены на четыре группы сложности: высшую (0), первую (1), вторую (2) и третью (3) (табл. 9.6, 9.7). Буквенно-цифровое обозначение ЭПУ состоит из следующих частей: первая цифра обозначает группу сложности, далее следуют буквы ЭПУ, вторая и третья цифры обозначают порядковый номер разработки модели. Для стереофонических ЭПУ, снабженных звукоснимателем с электромагнитной головкой, добавляют буквы для стереофонических ЭПУ, снабженных звукоснимателем пьезоэлектрической головкой, — буквы Далее следует обозначение стандарта. Например, наименование обозначает: 65 модель стереофонического ЭПУ второй группы сложности с электромагнитной головкой.

Номинальные частоты вращения диска и 45,11 об/мин. Электрические и электромеханические параметры ЭПУ для номинальной частоты вращения диска 33,3 об/мин должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 9.6.

Питание ЭПУ осуществляется от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В, частотой 50 Гц и допустимыми

Таблица 9.7. (см. скан) Наличие вспомогательных устройств


отклонениями напряжения сети от —10 до +5 %, а для устройств третьей группы сложности и от автономных источников с допустимыми отклонениями напряжения от номинального от, —30 до Отклонения частоты вращения диска от номинальной при питании от сети переменного тока должны быть не более для группы сложности для группы сложности для группы сложности для группы сложности 3, при питании от автономных источников постоянного тока для группы сложности 3 — не более

Рис. 9.11. Амплитудно-частотные характеристики взвешивающих фильтров

Диаметр шпинделя диска для установки обычных пластинок должен быть при допустимых отклонениях — наружный диаметр вкладыша для установки пластинок с увеличенным центровым отверстием — при допустимых отклонениях —

В зависимости от категории сложности ЭПУ, характеризующей удобства, предоставляемые потребителю, в ЭПУ вводят различные вспомогательные (сервисные) устройства, облегчлющие эксплуатацию и повышающие качество воспроизведения. Они перечислены в табл. 9.7. Буквы в графах таблицы обозначают: наличие устройства обязательно, рекомендуется, не обязательно.

Микролифт необходим для плавного опускания иглы звукоснимателя на пластинку во избежание порчи иглы и пластинки, регулятор частоты вращения позволяет установить номинальную частоту вращения. Замыкание выводов звукоснимателя устраняет помехи (фон, трески) в перерывах между проигрываниями пластинок.

Как и электропроигрывающие устройства, электрофоны по электрическим, электроакустическим и потребительским (эксплуатации онным) свойствам подразделяют на четыре группы, причем электрофоны групп и 1 изготавливают только стереофоническими, групп 2 и 3 — и стереофоническими, и монофоническими. Поскольку в состав электрофонов, кроме ЭПУ, входят усилители и электроакустические системы. дополнительно нормирует ряд параметров качества, указанных в табл. 9.8. Параметры ЭПУ, магнитофонных панелей и выносных акустических систем, входящих в состав электрофонов, определены

Условное обозначение электрофона состоит из следующих частей: слова «Электрофон», торгового названия данной модели, цифры, обозначающей группу сложности, двух цифр, обозначающих порядковый номер разработки, слово «стерео» для стереофонических моделей и обозначения стандарта. Пример условного обозначения: Электрофон «Ленинград—109 — стерео». стереофонический электрофон первого класса, девятая модель.

На панели электрофона наносят условные функциональные обозначения (символы) или надписи, поясняющие назначение органов управления. Система коммутации обеспечивает подключение собственных магнитофонная панель) и внешних (радиовещательный приемник; розетка сети проводного вещания, магнитофон) источников сигналов. Электрофоны содержат переключатели: «моно-стерео», скачкообразного изменения ширины полосы пропускания, отключения тонкомпенсации, регуляторы громкости, стереобаланса и тембра по нижним и верхним частотам, а также ряд

Таблица 9.8. (см. скан) Параметры электрофонов


дополнительных устройств: световой индикатор включения питания, указатели рода работы, гнезда для подключения магнитофона, радиоприемника (тюнера), сети проводного вещания, головных стереофонических телефонов, акустических систем.

ЗВУКОСНИМАТЕЛИ

Основными узлами звукоснимателя являются головка и тонарм.

Головка звукоснимателя содержит преобразователь (чаще всего электромагнитного или пьезоэлектрического типа), иглодержатель и иглу. Параметры головки разделяют на механические и электрические. К механическим относят прижимную силу гибкость подвеса подвижной системы с, действующую массу подвижной системы к электрическим — чувствительность амплитудно-частотную характеристику, рассогласование по чувствительности на частоте 1000 Гц и в диапазоне частот, проникание или переходное затухание между стереотрактами, номинальное сопротивление нагрузки.

При вращении пластинки модулированная канавка, отклоняя иглу от равновесного (нейтрального) положения, воздействует на нее с силой, равной противодействующей силе реакции подвижной системы на канавку. Сила реакции связана с колебательной скоростью и механическим сопротивлением подвижной системы соотношением

Для уменьшения разрушения канавки нужны головки с небольшим механическим сопротивлением т. е. имеющие малые действующую массу, трение и большую гибкость. Чтобы игла

под действием силы реакции не поднималась по стенкам канавки и не выскакивала из канавки, прижимная сила должна быть в раза больше Тогда игла будет прижиматься к обеим стенкам канавки одновременно. Чрезмерная или недостаточная прижимная сила увеличивает износ канавки. Поэтому в паспортных данных звукоснимателя указывают допустимые пределы изменения при которых игла точно ведется канавкой и в наименьшей степени разрушает ее. Желательно устанавливать ближе к нижнему пределу. Лишь при короблении пластинки или заметных вертикальных биениях диска ее приходится увеличивать.

Между амплитудой колебательной скорости, амплитудой силы реакции и составляющими механического сопротивления существует связь

В этой формуле сопротивление механических потерь (потерь на трение), с — гибкость подвеса, эквивалентная (действующая) масса подвижной системы. Гибкость характеризует способность подвижной системы отклоняться от равновесного (нейтрального) положения при приложении к игле головки силы. Чем больше гибкость, тем меньше нагрузка на стенки канавки, тем меньшее усилие требуется от канавки, чтобы отклонять иглу. Под действующей массой подразумевают массу подвижной системы, отнесенную к точке расположения иглы.

Силы реакции имеют наибольшие значения на краях рабочего диапазона частот. Поэтому для граничных частот находят параметры подвижной системы: гибкость и действующую массу

причем наибольшая амплитуда смещения канавки на частоте максимальная амплитуда колебательного ускорения на частоте

Так как прижимная сила, удерживающая иглу в канавке, находится в прямой зависимости от отклоняющей силы, то головка с большой гибкостью подвеса может работать при меньшей прижимной силе. Например, головка с гибкостью не менее при прижимной силе уверенно следит за канавкой с амплитудой смещения более Так как амплитуда смещения в вертикальном направлении в раза меньше амплитуды смещения в горизонтальном направлении, то гибкость в вертикальном направлении может быть во столько же раз меньше гибкости в горизонтальном направлении.

Действующая масса оказывает наибольшее влияние на свойства головки на верхних частотах. Чем меньше масса, тем больше тем меньше инерциальная составляющая силы реакции. У лучших головок

Чувствительность головки представляет собой отношение напряжения на ее зажимах к колебательной скорости, с которой записан сигнал. Измерить напряжение на зажимах звукоснимателя нетрудно. Сложнее определить значение колебательной скорости. Существует косвенный способ определения колебательной скорости. Если пластинку с модулированными канавками осветить под определенным углом параллельными лучами света, то на ее поверхности появится бликующая светлая полоска. Измерив ее ширину, можно определить колебательную скорость

где а — ширина светлой полосы, частота вращения. Например, при ширине блика 5,7 см и частоте вращения диска 331/3 об/мин

Частотная характеристика головки является логарифмическим выражением напряжения сигнала на нагрузке головки в зависимости от частоты при постоянстве колебательной скорости, прйчем нуль шкалы децибелов соответствует напряжению на 1000 Гц:

Ход частотной характеристики определяется принципом преобразования и конструкцией подвижной системы.

Для стереофонических головок существенными электрическими показателями являются рассогласование трактов по чувствительности на частоте 1000 Гц и в диапазоне частот и переходное затухание между трактами (или проникание сигнала из тракта в тракт). Все эти величины выражают в логарифмических единицах — децибелах.

Чувствительность пьезоэлектрических звукоснимателей составляет доли вольта на 1 см/с, электромагнитных звукоснимателей — от десятых долей до нескольких милливольт на 1 см/с. Чувствительность звукоснимателя, помноженная на максимально допустимое значение колебательной скорости (14 см/с для моно- и 10 см/с для стереозаписи) — исходная величина для расчета усилителя воспроизведения. Сравнивая частотную характеристику головки и нормированную частотную характеристику воспроизведения (кривая 2 на рис. 9.6), определяют необходимую поправку. Ее вводят с помощью частотного корректора (усилителя). Рассогласование на частоте 1000 Гц и по частотному диапазону не должно превышать Переходное аатухание между стереотрактами должно быть не менее на средних частотах и на верхних частотах. Номинальное сопротивление нагрузки для керамических головок должно быть для пьезоэлектрических порядка для электромагнитных —

Классификация головок звукоснимателей по способу получения электрического сигнала представлена на рис. 9.12.

Во многих головках применяют пьезоэлектрическое преобразование. Для изготовления

пьезоэлемента используют кристаллы сегнетовой соли (калийно-натриевого тартарата или более устойчивую к воздействию влаги и повышенной температуры поликристаллическую керамику, иначе называемую пьезооксидом (титанат бария, свинца, свинца — циркония). Пьезооксиды сами по себе не обладают пьезоэлектрическими свойствами, а приобретают их путем термической обработки в электрическом поле. Пьезооксиды не чувствительны к влаге, повышенной температуре, химически нейтральны. Поэтому керамические головки сохраняют работоспособность даже в тропических условиях.

Пьезокристаллы работают на изгиб. Если конец кристалла закрепить в опоре жестко, то ЭДС пропорциональна амплитуде смещения, если закрепить упруго, например с помощью резиновой обжимки, ЭДС пропорциональна амплитуде колебательной скорости. Подбирая параметры зажима, получают достаточно хорошее приближение к желаемой АЧХ воспроизведения (кривая 2 на рис. 8.6). Форма АЧХ зависит также от значения сопротивления нагрузки. Если оно составляет примерно пропорциональна амплитуде смещения.

Широкое распространение пьезоэлектрических головок обусловлено их преимуществами: простотой и дешевизной, большой ЭДС (доли вольта, что примерно на два порядка больше ЭДС, развиваемой другими головками). Головки нечувствительны к магнитным полям рассеяния.

Поскольку ЭДС возникает в результате механической деформации кристалла, гибкость подвеса невелика, редко достигает Поэтому чтобы игла Точно следовала по канавке, необходимо прижимная сила При этом увеличивается разрушение канавки. К недостаткам пьезоэлектрических головок относятся также недостаточная механическая прочность и чувствительность к влажности и изменению температуры. При повышении температуры с 20 до чувствительность уменьшается на При кристаллизационная структура разрушается и пьезоэффект исчезает.

Электромагнитные головки изготавливают с подвижным магнитом (рис. 9.13, а), с подвижным якорем из магнитомягкого железа (рис. 9.13, б), с переменным магнитным сопротивлением (рис. 9.13, в), с подвижными катушками (рис. 9.13, г). Головки последнего вида называют часто электродинамическими. Лучшие образцы электромагнитных головок обладают следующими параметрами: ЭДС на частоте 1000 Гц — несколько десятков милливольт, ширина полосы Гц при неравномерности АЧХ не более Таких хороших параметров достигают благодаря небольшой массе подвижной системы (менее и большой гибкости подвеса ( а также благодаря электродинамическому демпфированию подвижной системы.

Недостатки электромагнитных головок: сложность изготовления и обусловленная этим довольно большая стоимость, чувствительность к магнитным полям рассеяния, необходимость корректирования АЧХ, а также недостаточная чувствительность. При использовании электромагнитных головок

Рис. 9.12. Классификация головок звукоснимателей по способу получения электрического сигнала

Рис. 9.13. Схема конструкции электромагнитных головок с подвижным магнитом (а), с подвижным якорем из мягкого железа (б), с переменным магнитным сопротивлением (в), с подвижными катушками (г)

обязательно необходимо применять предварительный корректирующий усилитель.

Действие емкостных звукоснимателей основано на изменении расстояния между обкладками миниатюрного конденсатора при колебаниях иглы. Размеры обкладок примерно 1X2 Получаемая ЭДС пропорциональна смещению иглы. Ввиду большого выходного сопротивления и незначительной ЭДС преобразователь чувствителен к внешним полям помех. Отношение сигнал-помеха составляет примерно Усилитель необходимо помещать непосредственно возле преобразователя, что усложняет конструкцию звукоснимателя. Для увеличения чувствительности преобразователь включают в качестве конденсатора в контур высокочастотного генератора. При колебаниях иглы изменяется емкость конденсатора и частота генерируемых колебаний. Полученные колебания (частота около усиливаются и детектируются. При см/с напряжение на выходе устройства на частоте 1000 Гц составляет примерно 0,2 В. Полоса пропускания емкостного звукоснимателя составляет Гц? прижимная сила! — примерно гибкость подвеса подвижной системы —

Преимуществом емкостного звукоснимателя является широкая полоса частот при малой неравномерности АЧХ. Однако из-за сложной электрической схемы и конструкции емкостные звукосниматели используются сравнительно редко.

В фотоэлектрических головках световой поток, создаваемый миниатюрной лампой накаливания, модулируется колеблющейся заслонкой, управляемой иглой, и попадает на фоторезистор. Ввиду малой массы подвижной системы головки верхняя граничная частота составляет Гибкость подвеса в горизонтальной и вертикальной плоскостях — примерно что позволяет уменьшить прижимную силу до Чувствительность головок примерно в 10 раз больше чувствительности электромагнитных головок. В лучших образцах фотоэлектрических головок достигнуты следующие параметры: прижимная сила гибкость подвеса масса подвижной системы чувствительность цолоса частот от 20 до 45 000 Гц при неравномерности на час тотах до 20 000 Гц не более переход ное затухание между каналами на частоте 1000 Гц более

Однако ввиду сложности и большой стоимости фотоэлектрические головки применяют лишь в отдельных моделях ЭПУ высшего класса.

В полупроводниковых головках используют изменение сопротивления полупроводникового элемента под действием сжимающей или растягивающей силы. В результате модулируется поданное на преобразователь постоянное напряжение. Гибкость подвеса примерно масса подвижной системы что соответствует лучшим образцам электромагнитных головок, чувствительность Сигнал, снимаемый с головки, усиливается примерно в 30 раз.

Головка полупроводникового типа совмещает в себе достоинства электромагнитных головок (широкую полосу воспроизводимых частот, малую массу и большую гибкость подвеса подвижной системы, следовательно малую прижимную силу) и пьезоэлектрических головок (большое выходное напряжение, нечувствительность к магнитным полям). Однако технология производства этих головок разработана еще недостаточно, поэтому они дороги. Для питания головки нужен источник с хорошо сглаженными пульсациями выпрямленного напряжения.

Все рассмотренные выше типы головок действуют при контакте цглы с канавкой и в большей или меньшей степени разрушают ее. Разработаны бесконтактные головки. Луч лазера отражается от неровностей канавки и поступает на фотоэлектронный преобразователь. Звукосниматели этого типа снабжают сложным и дорогостоящим устройством ведения луча по дорожке записи. Такие звукосниматели используют, в частности, в устройствах воспроизведения цифровой записи с компакт-дисков.

Важной частью головок является игла. Движение иглы по канавке должно возможно точнее повторять движение резца рекордера. Материал иглы должен быть стоек к истиранию. Масса иглы, являющаяся частью массы подвижной системы, должна быть возможно меньше.

Чаще всего применяют иглы цилиндрической формы, завершающиеся конусом с закругленной вершиной (рис. 9.14, а). Достоинство их — медленное истирание самой иглы и канавки пластинки, находящейся в контакте с иглой. Иглы просты в изготовлении и потому сравнительно дешевы. Однако эти иглы обладают серьезным недостатком. Форма их острия сильно отличается от формы острия резца (рис. 9.14, б). Из-за этого возникают искажения неогибания.

Использовать иглы с формой острия, повторяющей форму острия резца, также недопустимо. Площадь контакта такой иглы с канавкой будет мала. Острые кромки иглы будут повреждать канавку, а чрезмерное давление на канавку при большой прижимной силе вызовет необратимую деформацию стенок канавки. Применение игл, форма острия которых приближается к форме острия резца, стало возвозжным после появления головок с уменьшенной прижимной силой (не более Это — иглы с эллиптическим (рис. 9.14, в) и так называемым бирадиальным (рис. 9.14,г) сечением острия, а. также появившиеся в последние годы иглы с -образным (рис. 9.14, д) и гиперэллиптическим (рис. 9.14, е) сечением острия.

Иглы изготавливают из корунда или алмаза в соответствии с Срок службы корундовых игл от 100 до алмазных Следует иметь в виду, что алмазные иглы примерно в 10 раз дороже корундовых. Марки и размеры корундовых игл приведены в табл. 9.9, алмазных игл — в табл. 9.10. Алмазные иглы типа I имеют эллиптическое сечение острия и квадратное сечение крепежной части со стороной квадрата Алмазные иглы типа II имеют круглое сечение острия и квадратное или круглое сечение крепежной части с диаметром

Рис. 9.14. Форма сечения острия иглы

Длина иглы составляет от 0,5 до Вершина острия не должна касаться дна канавки. Радиус закругления конца иглы всегда берется больше радиуса закругления дна канавки, равного

Тонарм должен перемещать головку звукоснимателя таким образом, чтобы игла возможно точнее повторяла движение резца рекордера при записи. Рекордер движется вдоль радиуса диска. Любое отклонение перемещающейся иглы звукоснимателя от радиуса пластинки вызовет нелинейные искажения. Для уменьшения искажений применяют тонармы трех типов: рычажного типа с постоянным горизонтальным углом коррекции (рис. 9.15, а), рычажного типа с переменным горизонтальным углом коррекции (рис. 9.15, б), тангенциального типа (рис. 9.15, в). Ввиду того что нелинейные искажения правильно сконструированных тонармов рычажного типа с постоянным углом коррекции достаточно малы, а их стоимость значительно меньше стоимости тонармов других типов, первые используются в настоящее время даже в высококачественных ЭПУ.

Тонарм рычажного типа состоит из изогнутой трубки или стержня с -образным профилем закрепленных на поворотной ножке 2, содержащей оси для поворотов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Короткая хвостовая часть трубки (стержня) имеет

Рис. 9.15. Тонармы рычажного (а), рычажного с переменным горизонтальным углом коррекции (б) и тангенциального (в) типа

(см. скан)

противовес служащий для уравновешиваний звукоснимателя в вертикальной плоскости с целью уменьшения прижимной силы. На изогнутом конце трубки находится держатель головки 4.

Расстояние от вертикальной оси поворотной ножки до острия иглы называют рабочей длиной тонарма (рис. 9.16). Оно составляет Расстояние от вертикальной оси поворотной ножки до оси шпинделя диска называют установочной базой: Угол называют горизонтальным углом погрешности нескорректированного тонарма, угол горизонтальным углом коррекции, угол а — углом погрешности скорректированного тонарма, радиус для которого определяют угол промежуточным радиусом.

Выбором изогнутой формы тонарма и его размеров можно свести горизонтальный угол погрешности а к минимуму.

Расчет начинают с определения промежуточного радиуса канавки

Если задана установочная база (рис. 9.16), то рабочая длина тонарма если задана то Угол коррекции находят из уравнения

при этом горизонтальный угол погрешности определяют из выражения

Нелинейные искажения, обусловленные горизонтальным углом погрешности, проявляются в виде второй гармоники воспроизводимого сигнала. Коэффициент второй гармоники в процентах

где амплитуда колебательной скорости записи, частота вращения пластинки, об/мин, радиус канавки, см, а — угол погрешности, градуса.

Пусть Тогда Примем для высококачественного Тогда Определим для промежуточного радиуса канавки угол Поскольку и горизонтальный угол погрешности Коэффициент второй гармоники при номинальной амплитуде колебательной скорости 10 см/с и частоте вращения пластинки 33 1/3 об/мин.

что достаточно хорошо.

Рис. 9.16. Геометрия тонарма рычажного типа

Для ЭПУ среднего качества принимают

Для уменьшения нелинейных искажений, создаваемых звукоснимателем, необходимо, чтобы вертикальный угол воспроизведения (рис. 9.17, б) был возможно ближе к вертикальному углу записи у (рис. 9.17, а). Угол у стандартизован и равен 15°. Допустимые различия углов 6 и у не должны превышать ±5°. Нелинейные искажения, обусловленные различием углов 6 и 7, оценивают коэффициентом гармоник

причем амплитуда колебательной скорости записи, скорость перемещения канавки относительно иглы.

Несовпадение углов 6 и 7 является причиной уменьшения переходного затухания между стереоканалами.

В плоскости, проходящей через радиус пластинки, геометрическая ось иглы должна быть перпендикулярна пластинке (рис. 9.18). Отклонение в этой плоскости оси иглы от вертикали ухудшит переходное затухание между стереоканалами и вызовет нелинейные искажения. Так как угол раскрытия канавки равен 90°, а угол конической части иглы составляет 50°, то отклонение оси иглы от вертикали на ±10° считается допустимым.

На любой тонарм, изогнутый под горизонтальным углом коррекции во время воспроизведения записи действует момент,

Рис. 9.17. Вертикальные углы записи (а) и воспроизведения (б)

Рис. 9.18. Правильная установка головки звукоснимателя над канавкой

стремящийся повернуть тонарм к центру пластинки. Сила, вызывающая этот момент, называется скатывающей. Под воздействием скатывающей силы повышается давление на внутреннюю стенку канавки и ослабляется давление на внешнюю стенку, что нарушает баланс стереосигналов, вызывает нелинейные искажения и усиливает износ внутренней стенки канавки. Действие скатывающей силы чаще всего компенсируют грузиком, подвешенным на нити и связанным с хвостовой частью тонарма, либо пружиной, препятствующей повороту тонарма к центру пластинки.

ДВИГАТЕЛИ

Движущий механизм обеспечивает вращение диска ЭПУ с постоянной частотой, не зависящей от колебаний напряжения сети, изменений температуры и, главное, от изменений тормозящего действия, обусловленного давлением звукоснимателя на пластинку. Желателен большой начальный вращающий момент, чтобы диск быстро достигал номинальной частоты вращения. Поле рассеяния двигателя не должно наводить заметного напряжения помех в электрической цепи звукоснимателя, а механические вибрации не должны передаваться подвижной системе звукоснимателя.

Основной частью движущего механизма служит электродвигатель. Чаще всего для вращения диска используют асинхронные однофазные электродвигатели переменного тока или конденсаторные электродвигатели, реже синхронные электродвигатели. Все шире начинают применять прямой привод диска низкоскоростными электродвигателями с электронной стабилизацией частоты. В ЭПУ с автономным питанием используют коллекторные электродвигатели с электронной стабилизацией частоты вращения. Двигатели переменного тока питают от осветительной сети, чаще всего напряжением 220 В, двигатели постоянного тока питают от встроенных в ЭПУ гальванических источников постоянного тока — батарей. Однако частота сети при перегрузке сети уменьшается и отличается от 50 Гц. Поэтому в дорогих моделях ЭПУ двигатель питается от транзисторного генератора со стабильной частотой. Для изменения частоты вращения переключают элементы колебательного контура генератора. Плавную перестройку частоты вращения производят с помощью различных тормозящих устройств, например, изменяя расстояние между магнитом и вращающимся диском, в котором под действием магнитного поля возбуждаются вихревые токи (токи Фуко). Необходимость в плавной подстройке частоты вращения возникает, например, в том случае, когда слушатель очет уравнять тональности звучания грампластинки и имеющегося у него музыкального инструмента.

Различают двигатели с мягкой и жесткой электромеханической характеристикой. У первых частота вращения зависит от вращающегося момента (нагрузки), у вторых нет. Поэтому первые непригодны для использования в ЭПУ. В ЭПУ необходимо применять двигатели с жесткой электромеханической характеристикой. Частота их вращения в определенных пределах не зависит от изменения нагрузки. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели и асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором типа «беличьего колеса», а также асинхронные конденсаторные двигатели.

Для получения пускового вращающего момента статор синхронных двигателей изготовляют с расщепленными полюсами. В каждом полюсе делают прорезь. На меньшую, расщепленную часть каждого полюса надевают ко-роткозамкнутый виток. Поле этой части полюса совместно с полем остальной части полюса создает требуемое вращающееся магнитное поле. Другое решение этой задачи — применение в статоре двух обмоток, одна из которых включается в через конденсатор. Этим обеспечивается сдвиг фаз токов примерно на 90° и получение вращающегося магнитного поля.

Синхронные двигатели чаще всего имеют безобмоточный ротор с явно выраженными полюсами. Вращающийся момент создается взаимодействием вращающегося магнитного поля статора с полем полюсов ротора. Первое создается таким же путем, как и в асинхронных двигателях. В результате ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. Это — так называемые реактивные двигатели.

В некоторых ЭПУ используют гистерезисные двигатели, ротор которых выполнен из магнитотвердого материала, т.е. материала с широкой петлей гистерезиса, как у постоянных магнитов.

В асинхронных двигателях частота вращения ротора всегда несколько меньше частоты вращения магнитного поля статора Возникает так называемый эффект скольжения. Коэффициент скольжения является отношением частоты скольжения к частоте вращения статора:

Отсюда

В двигателях

Частота вращения магнитного поля статора

где частота сети, число пар полюсов. Этой же формулой определяется частота вращения синхронного двигателя.

Таблица 9.11. (см. скан) Параметры двигателей переменного тока

В дешевых ЭПУ число пар полюсов равно единице, поэтому частота вращения ротора при частоте сети 50 Гц составляет Для уменьшения помех от вибраций применяют двигатели с большим числом пар полюсов. Оно достигает Частота вращения составит при этом

Мощность электродвигателя ЭПУ выбирают на основе следующих соображений. Между иглой и звуковой канавкой вращающейся пластинки возникает трение, сила которого

коэффициент трения, прижимная сила, у — угол раскрытия звуковой канавки.

Пусть Тогда

Наибольший вращающий момент получается при движении иглы по канавке максимального радиуса Для формата

Мощность электродвигателя без учета его КПД и потерь в движущем механизме Практически мощность, отбираемая от электродвигателя при номинальной нагрузке, не превышает

Параметры некоторых электродвигателей переменного тока, используемых в ЭПУ, приведены в табл. 9.11, а электродвигателей постоянного тока — в табл. 9.12.

Требования к нестабильности частоты вращения вытекают из следующих соображений. Отклонение частоты вращения от номинальной на вызывает изменение частоты записанного звука на 15 Гц, что соответствует пример но 1/8 октавы. Это заметно на слух при сравнении с исходным звучанием. Частоту вращения проверяют стробоскопическим способом, наблюдая. черные и белые полосы, расположенные на краю диска и освещаемое безынерционным источником света, например неоновой лампой. Если полосы кажутся неподвижными, частота вращения равна номинальной. Количество пар полос стробоскопа

где частота тока питающей сети, частота вращения диска Множитель 60 введен для того, чтобы перевести из

Пусть, например, Тогда Если для одной из заданных частот вращения не получается целым, его округляют до ближайшего целого (например, для этом случае частота вращения равна номинальной лишь с некоторой степенью приближения (погрешность составит практически несколько десятых процента).

Таблица 9.12. (см. скан) Параметры двигателей постоянного тока

Неподвижные полосы будут наблюдаться при изменении частоты вращения в кратное число раз. Поэтому можно стробоскоп, рассчитанный на проверку частоты использовать для проверки вдвое меньшей номинальной частоты. Для лучшего различения кратных частот вращения рекомендуют черные полосы стробоскопа делать более узкими, чем промежутки между ними. Тогда при проверке частоты вращения с помощью полос, рассчитанных для проверки частоты в середине светлых полос будут видны более бледные черные полосы. Это позволит избежать ошибок при контроле частоты

Если черные и светлые полосы нанести на цилиндрическую часть диска по каким-либо причинам невозможно, изготовляют стробоскоп в виде круга с темными и светлыми секторами и накладывают его на диск ЭПУ. Проверка частоты вращения этим способом менее точна, поскольку не учитывается нагрузка диска звукоснимателем, вызывающая скольжение и несколько уменьшающая частоту вращения.

Слух довольно чувствителен к детонации — периодическим изменениям высоты тона, обусловленным неточностями изготовления вращающихся частей движущего механизма или неточным расположением осевого отверстия пластинки. Так, например, слух замечает отклонения частоты на 1,5 Гц от частоты 1000 Гц, если эти отклонения совершаются четыре раза в секунду. Медленные изменения частоты вращения с частотами от Гц вызывают ощущение «плавания» звука, а более частые — с частотами от 5 до 100 Гц прослушиваются как «дробление» звука. Слух наиболее чувствителен к изменениям частоты, присходящим четыре раза в секунду. Поэтому ЭПУ проверяют на детонацию со «взвешивающим» фильтром, коэффициент передачи которого максимален именно на 4 Гц (см. рис. 9.35).

У высококачественных ЭПУ коэффициент детонации не должен превышать Это довольно строгое и трудно выполняемое требование, так как эксцентриситет центрального отверстия пластинки достигает иногда (при норме а это при радиусе канавки вызывает изменение частоты звука на с частотой 0,55 Гц, что после учета АЧХ «взвешивающего» фильтра соответствует коэффициенту детонации и близко к максимально допустимой величине.

Рис. 9.19. Схема движущего механизма граммофонного проигрывателя

При вполне исправном и удовлетворяющем нормам ЭПУ заметная детонация может быть вызвана короблением пластинок. Поэтому допустимое коробление пластинок оговаривается нормами (оно не должно превышать

Характерным недостатком движущего механизма ЭПУ является рокот. Это — низкочастотная помеха, обусловленная передачей вибраций движущего механизма головке звукоснимателя. Пути передачи вибраций от двигателя к головке показаны на схеме движущего механизма (рис. 9.19, где 1 — двигатель, 2 — ступенчатая насадка, служащая для изменения частоты вращения, 3 — промежуточный ролик, 5 — основание ЭПУ, 6 - поворотная ножка звукоснимателя, 7 — тонарм, 8— головка. Мерами борьбы с передачей вибраций служат: лучшая балансировка ротора двигателя, амортизация двигателя с помощью пружин 9, амортизация тонарма). Радикальной мерой уменьшения вибраций является использование двигателей с небольшой частотой вращения.

Количественной мерой рокота служит уровень рокота. Его выражают через отношение напряжения помехи обусловленной рокотом, к номинальному напряжению сигнала частоты 315 Гц, записанного при амплитуде колебательной скорости 5,4 см/с:

Уровень рокота измеряют при посредстве фильтров X или У (рис. 9.11). Фильтр X имеет горизонтальную АЧХ в диапазоне частот Гц и спады в области более низких частот с крутизной на октаву, а в области более высоких частот на октаву. Такой фильтр ослабляет помехи, обусловленные короблением пластинки. Фильтр обладает АЧХ, спад которой начинается на частотах ниже 315 Гц. Этим имитируется снижение чувствительности слуха на нижних частотах. Поэтому результат измерения с этим фильтром более соответствует слуховому ощущению. Ввиду срезания низкочастотных составляющих помехи результат измерения получается лучше (меньше), чем при измерении С фильтром

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление