При изготовлении высокачественных акустических систем (АС) неизбежно приходится сталкиваться с проблемой измерения их АЧХ по звуковому давлению. Такие измерения необходимо проводить в условиях свободного поля, т.е. когда отсутствуют отраженные волны. До недавнего времени эти измерения можно было сделать либо в специальной акустической камере в солидном испытательном центре (что не для рядового радиолюбителя), либо проводить измерения на открытом воздухе, что не всегда возможно, да и отражений от земли не избежать.
Как альтернатива “открытому воздуху”, измерения можно проводить при излучении громкоговорителями звука в “полуоткрытое” пространство, например, в окно (лучше всего выходящее в сад). При таком способе характеристики снимают при плавном изменении частоты или на дискретных частотах предпочтительного ряда. Уровень синусоидального сигнала U, подводимого к акустической системе, должен быть постоянным во всем диапазоне измеряемых частот:
где Рном — номинальная мощность громкоговорителя,
Zном — номинальное входное сопротивление акустической системы
Важно, чтобы мощность подаваемого на АС сигнала не превышала мощность самой “слабой” динамической головки. К примеру, мощность НЧ-головки — 35 Вт, СЧ-головки — 5 Вт, ВЧ-головки — 10 Вт, и они имеют одинаковые полные сопротивления и чувствительности, т е. головки используются без каких-либо делителей. В этом случае мощность сигнала не должна превышать 5 Вт.
Расстояние от АС до микрофона обычно рассчитывают по формуле, в которую входит средний размер излучателей. Для простоты можно ограничиться расстоянием в 1 м, при котором измеряют чувствительность акустической системы при подведении сигнала с уровнем U = 2,83 В. Измерения ведут с регистрацией пиков и провалов частотной характеристики не уже 1/8 октавы (более узкие пики и провалы не учитывают).
С появлением на компакт-дисках 1/3 октавных сигналов “розового” шума (а еще лучше, псевдошумовых сигналов) вероятность возникновения стоячих волн в верхней части звукового диапазона значительно снизилась, однако на частотах ниже 300.. 800 Гц точность измерений все же оказывается недостаточной.
Достаточно высокую точность измерений можно получить с помощью компьютера, оснащенного звуковой картой. Измерения можно произвести с помощью любой программы, работающей в дуплексном режиме (как генератор качающейся частоты и измеритель уровня входного сигнала). Для этой цели можно использовать программы: RMAA 5.5, (RightMark Audio Analyzer 5.5, авторы Алексей Лукин и Максим Лядов), TrueRTA и другие.
В режиме качающейся частоты вероятность возникновения стоячих волн снижается, и точность измерений существенно повышается. Одновременно с измерением АЧХ программа RMAA 5.5 измеряет коэффициент гармонических искажений и многое другое. В любом случае для проведения измерений потребуется измерительный микрофон. В настоящее время в радиомагазинах большой выбор электретных микрофонов как зарубежного, так и отечественного производства. Для изготовления измерительного микрофона был выбран ненаправленный микрофон НМ00603В с рабочим диапазоном 30… 16000 Гц, чувствительностью 64±3 мВ/Па и внутренним сопротивлением Zj = 6000 Ом. Отклонение АЧХ полученного измерительного микрофона от профессионального в диапазоне частот 20.. 6300 Гц не превышает ±0.5 дБ, в диапазоне 6300… 10000 Гц имеет плавный подъем до 3 дБ, который сохраняется на этом уровне (3 дБ) до 20 кГц. Поправку необходимо внести в паспорт микрофона и учитывать при измерениях.
При разработке схемы микрофонного усилителя сопротивление нагрузки микрофона рекомендуется выбирать равным
где Z, — модуль полного электрического сопротивления микрофона. При этом получается режим, близкий к режиму холостого хода, а напряжение на нагрузке оказывается почти в 2 раза больше, чем в режиме согласованного включения.
На сайте радиочипи изображена схема микрофонного усилителя. Микрофонный усилитель (рис.1) разрабатывался для совместного использования с микшерным пультом, оснащенным “фантомным” питанием. Суммарное сопротивление резисторов R1, R2 выбрано примерно равным внутреннему сопротивлению электретного микрофона. Прямой сигнал усиливается буферным усилителем на DA1.1 и через конденсатор С4 поступает на контакт 2 разъема ХР1 С выхода DA1 1 сигнал поступает на инвертирующий усилитель на DA1.2 и с его выхода через конденсатор С5 — на контакт 3 ХР1. Стабилизатор питающего напряжения выполнен на резисторах R8, R9, стабилитроне VD1 и транзисторах VT1. VT2.
Для изготовления корпуса микрофона использованы детали от микрофона МКЭ100 (МКЭ271). Элементы микрофона размещены на печатной плате размерами 12,5×55 мм (рис.2). Печатная плата разработана в тех же габаритах, что и “родная” плата указанных микрофонов. Сборочный чертеж платы показан на рис.З.
Взамен защитного кожуха с ветрозащитой устанавливается насадка, выточенная из дюралюминия или нержавеющей стали (рис.4). К капсюлю микрофона припаивают провода МГТФ, провода скручивают и на них надевают поролоновую “пробочку”, вырубленную пробойником из листового поролона толщиной 5 … 8 мм, которую придвигают вплотную к капсюлю. Капсюль микрофона вставляют в торец насадки и аккуратно заклеивают шайбой из алюминия толщиной 0,2…0,3 мм 09×5 мм.
Конструкцию насадки можно усложнить, увеличив диаметр хвостовой части до 12…13 мм. В этом случае торцевую часть можно выполнить отдельной деталью в виде стаканчика (точнее, полого винта с головкой длиной 10… 12 мм) с резьбой М10 (мелкой) длиной 8…10 мм и внутренним диаметром 6,2 мм. Отверстие необходимо досверлить торцевой фрезой так, чтобы оставить в торце стенку толщиной 0,2…0,3 мм с отверстием 05 мм. Внешний вид готового микрофона показан на рис.5.
