PODSTAWY ELEKTROAKUSTYKI

Zbigniew Żyszkowski

WYDANIE 3
UNOWOCZEŚNIONE I UZUPEŁNIONE

Wydawnictwo: WNT, 1984
Oprawa: twarda płócienna
Stron: 620
Stan: bardzo dobry, nieaktualne pieczątki

Nakład: 5000 egz.

W książce przedstawiono zasady wytwarzania, przetwarzania, zapisywania i odtwarzania dźwięku
oraz omówiono przetwornic elektro-mechano-akustyczne i urządzenia elektroakustyczne.
Podano również podstawowe wiadomości o instrumentach muzycznych, mowie i słuchu, izolacji
akustycznej i akustyce wnętrz.

Książka jest przeznaczona dla studentów wyższych szkół technicznych oraz będzie przydatna
dla inżynierów zajmujących się,projektowaniem i badaniem przetworników i urządzeń elektroakustycznych.


SPIS TREŚCI

Przedmowa do wydania trzeciego
Wykaz ważniejszych oznaczeń

1. Wprowadzenie
1.1. Rys historyczny akustyki i elektroakustyki
1.2. Powiązania akustyki z innymi naukami 21
1.3. Znaczenie i rola elektroakustyki 22

2. Zasady ruchu falowego
2.1. Istota ruchu falowego 24
2.2.' Rodzaje fal 25
2.3. Wykres ruchu cząstki 25
2.4. Zasada Huygensa 26
2.5. Prawo odwrotności kwadratów 27
2.6. Odbicie fal 27
2.7. Załamanie fal 28
2.8. Interferencja i nakładanie się fal 29
2.9. Uginanie się fal 30
2.10. Obserwowanie i fotografowanie rozchodzenia się fal 32

3. Drgania punktu materialnego
3.1. Drgania okresowe 37
3.2. Ruch sinusoidalny punktu 37
3.3. Energia drgań sinusoidalnych 40
3.4. Drgania tłumione 41
3.5. Drgania wymuszone. Rezonans 44
3.6. Rezonans przesunięcia 46
3.7. Rezonans prędkości 47
3.8. Praca potrzebna do podtrzymania drgań 48
3.9. Drgania niesinusoidalne 49
3.10. Drgania układów nielinearnych 50 Literatura

4. Fale dźwiękowe
4.1. Równanie ruchu falowego 53
4.2. Fale sinusoidalnie zmienne 55
4.3. Równanie fali dźwiękowej 56
4.4. Równanie fali płaskiej 60
4.5. Równanie fali kulistej 61
4.6. Prędkość rozchodzenia się silnych dźwięków 63
4.7. Odbicie fal dźwiękowych 64
4.8. Przechodzenie dźwięku między środowiskami 6S
4.9. Energia zawarta w fali. Natężenie dźwięku 69
4.10. Zjawisko Dopplera 71
4.11. Załamanie i uginanie się fal dźwiękowych 72
4.12. Fale sprężyste w ciałach stałych 75 Literatura 79

5. Analogie między układami elektrycznymi, mechanicznymi i akustycznymi
5.1. Wstęp 80
5.2. Źródła elektryczne, mechaniczne i akustyczne 81
5.3. Elementy układów mechanicznych i akustycznych 82
5.3.1. Elementy bezwładnościowe 83
5.3.2. Elementy podatnościowe 86
5.3.3. Elementy stratnościowe 88
5.4. Schematy układów mechanicznych i akustycznych 90
5.5. Analogie między wielkościami elektrycznymi, mechanicznymi i akustycznymi 92
5.6. Schemat elektryczny dźwigni 99
5.7. Dwójniki elektryczne, mechaniczne i akustyczne 101
5.8. Czwórniki elektryczne, mechaniczne i akustyczne 101
5.8.1. Korektor tłumieniowy 104
5.8.1.1. Korektor równoległy 104
5.8.1.2. Korektor szeregowy 104
5.8.2. Filtry falowe 105
5.8.2.1. Filtr dolnoprzcpustowy 107
5.8.2.2. Filtr górnoprzepustowy 107
5.8.2.3. Filtr środkówoprzepustowy 108
5.8.2.4. Filtr środkowozaporow 108
5.8.3. Tłumiki 109 Literatura 109

6. Szczególne układy akustyczne
6.1. Rezonator komorowy 111
6.2. Rezonatory sprzężone 113
6.3. Rury 114
6.4. Rury stratne 115
6.5. Cienka rurka 117
6.6. Cienka szczelina 117
6.7. Płyta perforowana 117
6.8. Tuba 118
6.8.1. Tuba wykładnicza 120
6.8.2. Tuba wykładnicza nieskończenie długa 125
6.8.3. Tuba stożkowa 126
6.8.4. Tuba stożkowa nieskończenie długa 127
6.8.5. Tuba paraboliczna nieskończenie długa 127
6.8.6. Tuba hiperboliczna nieskończenie długa 12S
6.8.7. Konstruowanie tub wykładniczych 128
6.8.8. Tuby wykładnicze wieloczłonowe 130
6.9. Łączniki wykładnicze 131 Literatura 132

7. Drgania brył
7.1. Wstęp 133
7.2. Układ materialny o dwóch stopniach swobody 134
7.3. Układ o n stopniach swobody 138
7.4. Drgania strun 139
7.5. Drgania prętów 142
7.5.1. Drgania poprzeczne prętów 142
7.5.1.1. Pręt zaciśnięty na jednym końcu 145
7.5.1.2. Pręt zaciśnięty na obu końcach i pręt swobodny 146
7.5.1.3. Pręt podparty na obu końcach 146
7.5.2. Drgania podłużne prętów 147
7.5.3. Drgania wirowe prętów 148
7.6. Drgania membran 148
7.6.1. Membrana napięta 149
7.6.2. Membrana zaciśnięta 153
7.6.3. Membrana podparta 155
7.6.4. Membrana stożkowa 156
7.7. Drgania w komorach 158
7.7.1. Drgania w komorach walcowych 159
7.7.2. Drgania w komorach kulistych 162
7.7.3. Drgania w komorach prostopadłościennych 163

8. Promieniowanie źródeł dźwięku
8.1. Wstęp 166
8.2. Źródło punktowe pulsujące 168
8.3. Źródło dipolowe 170
8.4. Źródła liniowe 171
8.5. Kula pulsująca 174
8.6. Kula drgająca 176
8.7. Tłok kołowy drgający w nieskończenie wielkiej odgrodzić 177
8.8. Tłok kołowy drgający na końcu długiej rury 182
8.9. Tłok kołowy swobodny 184
8.10. Tłok prostokątny drgający w nieskończenie wielkiej odgrodzie 184
8.11. Promieniowanie tuby wykładniczej 185
8.12. Promieniowanie tuby wielodrożnej 188
8.13. Promieniowanie głośnika stożkowego 191
8.14. Promieniowanie układów głośników otwartych. Wzajemna impedancja promieniowania 194
8.15. Współczynnik kierunkowości i zysk kierunkowości źródła 196 Literatura 197

9. Instrumenty muzyczne
9.1. Wiadomości wstępne 198
y.2. Instrumenty strunowe 201
9.2.1. Instrumenty ze struną pobudzaną szarpnięciem 201
9.2.2. Instrumenty ze struną pobudzaną smyczkiem 203
9.2.3. Instrumenty ze struną pobudzaną uderzeniem 205
9.3. Organy 206
9.4. Instrumenty drewniane dęte 210
9.5. Instrumenty metalowe dęte 212
9.6. Instrumenty perkusyjne 212
9.7. Instrumenty elektroniczne 214
9.8. Poziomy średnic i szczytowe dźwięków muzycznych 217 Literatura 217

10. Mowa ludzka
Wstęp 218 Organ mowy 218 Samogłoski 219
10.4. Spółgłoski 22:
10.5. Moc akustyczna mowy 222
10.6. Rozkład poziomów natężenia dźwięków mowy 223
10.7. Charakterystyki kierunkowości ust 226 Literatura 226

11. Słuch
11.1. Budowa ucha 227
11.2. Teorie słyszenia 229
11.3. Granice i powierzchnia słyszalności 231
11.4. Wysokość tonu 233
11.5. Natężenie dźwięku, głośność 233
11.6. Głośność pasm szumu białego 238
11.7. Głośność impulsów dźwiękowych 241
11.8. Głośność dźwięków złożonych 241
11.9. Odczuwanie zmiany wysokości tonu 244
11.10. Zależność wysokości tonu od natężenia dźwięku 245
11.11. Odczuwanie zmiany szerokości pasma przepustowego 246
11.12. Tony subiektywne 247
11.13. Szum i hałas 248
11.14. Zagłuszanie dźwięku 251
11.15. Umiejscawianie źródła dźwięku 254
11.16. Odczuwanie względnych opóźnień dźwięków
11.17. Dane akustyczne ucha 257
11.18. Głuchota 258 Literatura 260

12. Ocena jakości odtwarzania dźwięków
12.1. Wstęp 262
12.2. Cechy dźwięków mowy i muzyki 262
12.3. Czynniki wpływające na jakość odtwarzanych dźwięków 265
12.4. Ocena jakości odtwarzanej mowy 266
12.5. Ocena jakości odtwarzania muzyki 273
12.5.1. Kryteria oceny jakości muzyki 273
12.5.2. Wpływ zniekształceń niclinearnych na jakość muzyki 276 Literatura 277

13. Przetworniki elektromechaniczne
13.1. Wstęp 278
13.2. Teoria czwórnikowa elektromechanicznych przetworników odwracalnych 279
13.3. Teoria dwójnikowa elektromechanicznych przetworników odwracalnych 281
13.4. Przetworniki magnetyczne 285
13.4.1. Przetwornik magnetoelektryczny 285
13.4.2. Przetwornik elektromagnetyczny z kotwicą swobodną 286
13.4.3. Przetwornik elektromagnetyczny z kotwicą /równoważoną 2SS
13.5. Przetwornik elektrostatyczny 291
13.6. Przetwornik piezoelektryczny 294
13.7. Przetwornik elektronowy 302
13.8. Przetwornik stykowy 304
13.8.1. Rys historyczny 304
13.8.2. Budowa przetwornika 304
13.8.3. Zasada działania 305
13.8.4. Siła elektromotoryczna przemienna komory
13.8.5. Rezystancja komory 308
13.8.6. Szum komory proszkowej 308
13.8.7. Próg czułości komory 309
13.8.8. Wpływ temperatury wyżarzania proszku 309 Literatura 309

14. Głośniki otwarte
14.1. Wstęp 311
14.2. Głośnik jcdnomembranowy jednoccwkowy 312
14.2.1. Poziom sprawności głośnika przy małych częstotliwościach 315
14.2.2. Poziom sprawności głośnika przy rezonansie membrany 316
14.2.3. Poziom sprawności głośnika przy średnich częstotliwościach 317
14.2.4. Poziom sprawności głośnika przy dużych częstotliwościach 321
14.2.5. Ogólne dane głośników 321
14.2.6. Przykład obliczenia charakterystyki poziomu sprawności głośnika 321
14.3. Ograniczenia akustycznej mocy promieniowanej 323
14.4. Zależność między poziomem mocy promieniowanej przez głośnik a poziomem ciśnienia akustycznego 324
14.5. Wpływ wysokości stożka membrany na charakterystykę skuteczności 326
14.6. Sposoby rozszerzenia zakresu przetwarzania 326
14.6.1. Zespoły głośników jednocewkowycb jednomembranowych 326
14.6.2. Głośniki wielomembranowe i wieloccwkowe 328
14.6.2.1. Głośnik dwumembranowy jednocewkowy 328
14.6.2.2. Głośnik jednomembranowy dwucewkowy 330
14.6.2.3. Głośnik dwumembranowy dwucewkowy 330
14.7. Głośniki z ujemnym sprzężeniem zwrotnym
14.8. Odtwarzanie stanów nieustalonych 332
14.9. Zniekształcenia nielinearne 334
14.9.1. Zniekształcenia spowodowane niclinearnością podatności zawieszeń 334
14.9.2. Zniekształcenia spowodowane niejednorodnością pola magnetycznego w szczelinie 336
14.9.3. Zniekształcenia modulacji częstotliwości 337
14.9.4. Zniekształcenia spowodowane nielinearnością podatności powietrza 338
14.10. Elementy konstrukcyjne głośników stożkowych 339
14.10.1. Membrana 339
14.10.2. Zawieszenie membrany 341
14.10.3. Zawieszenie cewki 343
14.10.4. Cewka drgająca 343
14.10.5. Układ magnetyczny 343
14.10.6. Rozpraszacz dźwięku 344
14.11. Głośnik elektrostatyczny 344
14.12. Zwrotnice elektryczne 346 Literatura 350

15. Obudowy głośników otwartych
15.1. Wstęp 351
15.2. Odgroda 351
15.3. Obudowa otwarta 354
15.4. Obudowa zamknięta 357
15.5. Obudowa z otworem 360
15.6. Obudowa z otworem stratnym 370
15.7. Obudowa labiryntowa 372
15.8. Obudowa tubowa 372
15.9. Obudowa krótkotubowa 374
15.10. Obudowa dzwonowa 375
15.11. Obudowa podziemna 375
15.12. Kolumna głośnikowa 376 Literatura 377

16. Głośniki tubowe
16.1. Wstęp 379
16.2. Sprawność głośnika tubowego 380
16.3. Rodzaje głośników tubowych 385
16.3.1. Głośnik tubowy do odtwarzania średnich częstotliwości 385
16.3.2. Głośnik tubowy do odtwarzania dużych częstotliwości 387
16.3.3. Głośnik z tubą szerokowlotową 387
16.3.4. Głośnik tubowy w obudowie z otworem 388
16.3.5. Głośnik w obudowie tubowej dwustronnej 389
16.3.6. Jednopasmowy zespół głośników tubowych 390
16.3.7. Dwupasmowy zespół głośników tubowych 390
16.3.8. Zespoły głośników tubowych i stożkowych 391
16.4. Inne rodzaje głośników tubowych 392
16.4.1. Głośnik pneumatyczny 392
16.4.2. Głośnik jonowy 393
16.5. Ograniczenie największej akustycznej mocy promieniowanej 394
16.5.1. Ograniczenia amplitudy wychylenia membrany 394
16.5.2. Ograniczenia wzrostu temperatury cewki drgającej 394
16.6. Zniekształcenia nielinearne 395
16.6.1. Zniekształcenia spowodowane nielinearnością podatności powietrza 395
16.6.2. Zniekształcenia spowodowane zmianami objętości komory sprzęgającej 396
16.7. Elementy konstrukcyjne głośników tubowych 397
16.7.1. Membrana 397
16.7.2. Zawieszenie membrany 397
16.7.3. Cewka drgająca 397
16.7.4. Układ magnetyczny 398
16.7.5. Korektor fazy 398
16.7.6. Tuba 398 Literatura 399

17. Słuchawki
17.1. Wiadomości wstępne 401
17.2. Słuchawka elektromagnetyczna 402
17.3. Słuchawka magnetoelektryczna cewkowa 411
17.4. Słuchawka piezoelektryczna 412 Literatura

18. Mikrofony
18.1. Rodzaje i podział mikrofonów 415
18.2. Mikrofony wszechkicrunkowe 422
18.2.1. Mikrofony stykowe 422
18.2.2. Mikrofony magnetyczne 428
18.2.2.1. Mikrofon magnetoelektryczny cewkowy 428
18.2.2.2. Mikrofon magnetoelektryczny wstęgowy 430
18.2.2.3. Mikrofon elektromagnetyczny 432
18.2.3. Mikrofony elektrostatyczne 432
18.2.3.1. Mikrofony elektrostatyczne o polaryzacji obcej 432
18.2.3.2. Mikrofony elektrostatyczne elektretowe 440
18.2.4. Mikrofony piezoelektryczne 441
18.2.4.1. Mikrofon komórkowy 441
18.2.4.2. Mikrofon membranowy 442 IN.2.5. Mikrofon elektronowy 442
18.3. Mikrofony dwukierunkowe 444
18.3.1. Mikrofon magnetoelektryczny wstęgowy 444
18.3.2. Mikrofon elektrostatyczny 448
18.3.3. Mikrofony stykowe 450
18.3.3.1. Mikrofon dipolowy 450
18.3.3.2. Mikrofon różnicowy 451
18.3.4. Mikrofony gradientowe wyższego rzędu 451
18.4. Mikrofony jednokierunkowe 452
18.4.1. Mikrofony jednokierunkowe podwójne 452
18.4.2. Mikrofony jednokierunkowe pojedyncze 452
18.4.2.1. Mikrofon elektrostatyczny 453
18.4.2.2. Mikrofon magnetoelektryczny wstęgowy 455
18.4.2.3. Mikrofon magnetoelektryczny cewkowy 457
18.5. Mikrofony o regulowanej kicrunkowości 458
18.6. Mikrofony wybitnie jednokierunkowe 461
18.7. Mikrofony krtaniowe 464
18.8. Osłony przeciwwiatrowe 465
18.9. Szumy mikrofonów 465 Literatura 466

19. Zapisywanie i odczytywanie dźwięku
19.1. Wstęp 467
19.2. Mechaniczne zapisywanie dźwięku na płytach 469
19.2.1. Rodzaje zapisywania 469
19.2.2. Materiały stosowane do zapisywania 473
19.2.3. Rylec 473
19.2.4. Parametry zapisywania 474
19.2.5. Korekcja zapisywania 477
19.2.6. Wycinacze 478
19.2.7. Zapisywacze 481
19.2.8. Produkcja płyt twardych 482
19.3. Odczytywanie dźwięku z płyt 484
19.3.1. Igła gramofonowa 485
19.3.2. Głowice akustyczne 486
19.3.3. Głowica elektromagnetyczna 488
19.3.4. Głowica magnetoelektryczna cewkowa 490
19.3.5. Głowica piezoelektryczna 491
19.3.6. Głowica elektronowa 493
19.3.7. Stereofoniczna głowica piezoelektryczna 493
19.3.8. Czynniki wpływające na jakość odtwarzania 495
19.4. Optyczne zapisywanie dźwięku 499
19.4.1. Zapisywanie powierzchniowe 500
19.4.2. Zapisywanie gęstościowe 501
19.4.3. Niezniekształcające i bezszumowe zapisywanie powierzchniowe 502
19.4.4. Niezniekształcające i bezszumowe zapisywanie gęstościowe 505
19.4.5. Ślad wielokrotny 505
19.4.6. Zapisywanie wielokanałowe 506
19.5. Optyczne odczytywanie dźwięku 506
19.5.1. Odczyty wacze optyczne 507
19.5.2. Czynniki wpływające na jakość optycznego odtwarzania 507
19.6. Magnetyczne zapisywanie dźwięku 509
19.6.1. Rodzaje zapisywania 510
19.6.2. Metody zapisywania 510
19.6.3. Materiały stosowane do zapisywania magnetycznego 512
19.6.4. Głowice 513
19.6.5. Czynniki wpływające na jakość zapisu 515
19.7. Magnetyczne odczytywanie dźwięku 518
19.7.1. Czynniki wpływające na skuteczność odczytywania 518
19.7.2. Czynniki wpływające na jakość odtwarzania 521
19.8. Zastosowanie zapisywania magnetycznego w kinematografii 522 Literatura 524

20. Pochłanianie dźwięku i izolacja akustyczna
20.1. Wstęp 526
20.2. Pochłanianie dźwięku w środowisku gazowym 527
20.3. Pochłanianie dźwięku przez materiały i ustroje 528
20.3.1. Pochłanianie dźwięku przez materiały porowate 528
20.3.2. Pochłanianie dźwięku przez ustroje sprężyste 534
20.3.3. Pochłanianie dźwięku przez rezonatory komorowe 36
20.3.4. Pochłanianie dźwięku przez ustroje z płytami perforowanymi 537
20.3.5. Pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku 541
20.4. Specjalne ustroje dźwiękochłonne 541
20.4.1. Pochłaniacz przestrzenny 541
20.4.2. Pochłaniacz elektroniczny 542
20.5. Przenoszenie dźwięków zakłócających 542
20.6. Przenoszenie dźwięku przez pojedynczą przegrodę 542
20.7. Przenoszenie dźwięku przez przegrodę dwuściankową 545
20.8. Przenoszenie dźwięku przez przegrodę wiclościankową 547 Literatura 547

21. Akustyka wnętrz
21.1. Rozchodzenie się dźwięku w pomieszczeniu zamkniętym 548
21.2. Narastanie i zanikanie dźwięku w pomieszczeniach 549
21.3. Czas pogłosu 553
21.4. Współczynnik pochłaniania dźwięku 554
21.5. Najkorzystniejszy czas pogłosu 554
21.6. Wytyczne budowy pomieszczeń 557
21.6.1. Sale teatralne 557
21.6.2. Studia radiowe 558
21.6.3. Studia filmowe i telewizyjne 559
21.6.4. Studia do nagrywania dźwięku 560
21.6.5. Pomieszczenia mieszkalne 561 Literatura

22. Urządzenia elektroakustyczne
22.1. Wiadomości wstępne 563
22.2. Podział urządzeń według liczby kanałów 563
22.3. Podział urządzeń według zastosowań 566
22.4. Urządzenia monofoniczne 569
22.4.1. Urządzenia dźwiękoodbiorcze 569
22.4.1.1. Wpływ pogłosu 569
22.4.1.2. Ustawienie mikrofonu względem źródła 571
22.4.1.3. Ustawienie mikrofonów względem głośników
22.4.2. Urządzenia dźwiękonadawcze 573
22.4.2.1. Wybór głośnika 574
22.4.2.2. Potrzebna moc akustyczna 576
22.4.2.3. Urządzenia dźwiękonadawcze w pomieszczeniach mieszkalnych 577
22.4.2.4. Urządzenia dźwiękonadawcze w małych salach 578
22.4.2.5. Urządzenia dźwiękonadawcze w dużych salach 579
22.4.2.6. Urządzenia dźwiękonadawcze w dużych pomieszczeniach o złej akustyce 580
22.4.2.7. Urządzenia dźwiękonadawcze w salach teatralnych 582
22.4.2.8. Urządzenia dźwiękonadawcze na otwartym powietrzu 585
22.5. Urządzenia stereofoniczne 589
22.5.1. Urządzenia dźwiękoodbiorcze 589
22.5.1.1. Układ ze sztuczna głową 589
22.5.1.2. Układ A -B 589
22.5.1.3. Układ X Y 590
22.5.1.4. Układ M-S 591
22.5.2. Urządzenia dźwiękonadawcze 593
22.6. Urządzenia pseudostereofoniczne 594
22.7. Urządzenia kwadrofoniczne 595
22.7.1. Urządzenia dźwiękoodbiorcze 596
22.7.2 Urządzenia dźwiękonadawcze 597
22.8. Specjalne urządzenia elektroakustyczne 597
22.8.1. Urządzenia ambiofoniczne 597
22.8.2. Urządzenia do wytwarzania sztucznego pogłosu 599
22.8.3. Kompresor 600
22.8.4. Ogranicznik wzmocnienia 601
22.8.5. Ekspander 601
22.9. Akustyczne sprzężenie zwrotne 601 Literatura 605

23. Dodatek
23.1. Podstawowe pojęcia akustyczne i ich definicje 607
23.2. Tablice uzupełniające 611

Skorowidz