Компрессионная головка

Компрессионная головка — это небольшой специализированный громкоговоритель с диафрагмой, который производит звук в рупорном громкоговорителе. Она крепится к рупору, расширяющемуся каналу, который эффективно излучает звук в воздух. Работает она в режиме «сжатия» — площадь диафрагмы громкоговорителя значительно больше площади горловины рупора, что позволяет создавать высокое звуковое давление. Компрессионные головки с рупорной нагрузкой могут достигать очень высокой эффективности, примерно в 10 раз превышающей эффективность обычных конусных громкоговорителей. Они используются в качестве среднечастотных и высокочастотных излучателей в мощных систем звукоусиления, а также в рупорных или фазоинверторных громкоговорителях мегафонов и систем оповещения.

В 1924 году Ханна и Слепиан^[1] первыми обсудили преимущества использования большого излучающего диффузора с рупором меньшего горлового сечения для повышения эффективности электродинамических головок рупорных громкоговорителей. Они правильно предположили, что такое решение приводит к значительному увеличению сопротивления излучения (и, следовательно, к повышению КПД), поскольку несоответствие нагрузок между вибрирующей поверхностью преобразователя и воздухом в значительной степени устраняется, что обеспечивает гораздо лучшую передачу энергии. В предложении Ханны и Слепиана компрессионная камера напрямую соединена с горлом рупора..

Следующее новшество представили Вентэ и Турас в статье «Высокоэффективный ресивер для рупорного громкоговорителя большой мощности» в журнале «Bell System Technical Journal» 1928 года^[2]. Они разработали фазирующий керн, размещаемый перед излучающим диффузором для управления переходом от компрессионной камеры к горлу рупора. Исследователи обнаружили, что с помощью их фазирующего керна полоса пропускания преобразователя может быть расширена до более высоких частот. Они также изложили критерии проектирования каналов в заглушке и предложили подход к проектированию, основанный на длине пути, для максимального расширения полосы пропускания. Важно отметить, что их керн смещает точку сопряжения между камерой и рупором от оси вращения. Это изменение значительно улучшает характеристики преобразователя, поскольку уменьшается влияние акустических резонансов в компрессионной камере. В статье было описано первое поколение компрессионных головок с катушкой возбуждения (вместо постоянного магнита) и фазирующим керном. В головке использовалась алюминиевая диафрагма с алюминиевой ленточной звуковой катушкой, намотанной по краю^[3].

Первая коммерческая компрессионная головка была представлена в 1933 году, когда Bell Labs добавила компрессионную головку Western Electric No. 555 в качестве среднечастотного динамика к своей двухполосной акустической системе «раздельного диапазона», разработанной в 1931 году^[4].

В 1953 году Боб Смит внёс наиболее значительный вклад в современную конструкцию фазоинвертора и, как следствие, компрессионной головки. Его статья, опубликованная в журнале Акустического общества Америки^[5], в которой Смит анализировал акустические резонансы, возникающие в компрессионной полости и предлагал методику проектирования для подавления этих резонансов путём тщательного подбора расположения и размеров каналов фазоинвентора. Эта работа была в значительной степени проигнорирована современниками и лишь позднее получила широкое распространение благодаря Фэнчеру Мюррею^[6]. Сегодня большинство компрессионных драйверов основаны на принципах, изложенных Смитом.

Техника подавления Смита недавно была усовершенствована ^[7] с использованием более точной аналитической акустической модели геометрии компрессионного драйвера. На основе этой работы были выведены улучшенные рекомендации по проектированию фазирующих кернов для устранения всех следов акустического резонанса в компрессионной полости. В данном исследовании вывод Смита подтверждается методом конечных элементов, что было недоступно Смиту.

В некоторых системах звукоусиления и студийных мониторах высокочастотные излучатели защищены от повреждений самовосстанавливающимися автоматическими выключателями, реагирующими на ток. Когда излучатель потребляет слишком много мощности, выключатель прерывает поток электрического тока. Через короткий промежуток времени выключатель автоматически восстанавливает работу. Более старый метод защиты цепи, который использовали Electro-Voice, Общество профессиональных изготовителей громкоговорителей, UREI, Cerwin Vega и другие заключался в использовании лампы накаливания, включённой последовательно с излучателем. Лампа действовала как переменный резистор. Сопротивление нити лампы пропорционально её температуре, которая растёт с увеличением тока, протекающего через неё. В результате, при увеличении мощности, нить накала потребляет всё большую долю общей мощности, тем самым ограничивая мощность, доступную компрессионной головке^[8][9].

• WESTERN ELECTRIC speakers . Audio Anthology.