Пружинный ревербератор Советский патент 1981 года по МПК G10K11/14 

(54) ПРУЖИННЫЙ РЕВЕРБЕРАТОР

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах искусственной реверберации и других акустических системах, преимущественно бытового назначения. Известны системы искусственной реверберации, призванные компенсировать недостатки акустических свойств закрытых помещений при воспроизведении или использовании звуковых программ. Данные системы могут быть выполнены в виде эхо-камер, магнитных или листовых ревербераторов 1 Недостатками данных ревербераторов являются их громоздкость и дороговизна, что не позволяет использовать их в бытовой аппаратуре. Известно также реверберационное устройство, которое состоит из электромеханического преобразователя-датчика, расположенных в магнитном поле постоянного магнита, и витой составной цилиндрической пружины, натянутой между указанными преобразователем-датчиком и преобразователем-приемником, причем витая составная цилиндрическая пружина состоит из двух отрезков, имеющих различные волновые сопротивления 2. Общим недостатком пружинных ревербераторов является наличие больщих частотных искажений реверберированного сигнала, вызванных наличием дисперсии (зависимостью скорости распространения механических колебаний от частоты). Цель изобретения - уменьщение частотных искажений реверберированного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что отрезки составной пружины выполнены с различными верхними граничными частотами пропускания сигнала, причем волновое сопротивление и верхняя граничная частота пропускания отрезка пружины, прилежащего к преобразователю-датчику, были в 1,5- 5 раз меньще величин аналогичных параметров отрезка пружины, прилежащего к преобразователю-приемнику. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого ревербератора, состоящего из преобразователя-датчика 1, преобразователя-приемника 2, составной цилиндрической пружины 3, отрезка 4 пружины с меньшим волновым сопротивлением и более низкой частотой пропускания сигналу, отрезка 5 пружины с большим волновым сопротивлением и более высокой граничной частотой. Оба отрезка пружины выполняют роль фильтров с определенной полосой пропускания, точкой стыка 6 двух отрезков пружины; на фиг. 2 - зависимость коэффициента отражения колебаний при распространении их вдоль пружины от частоты колебаНИИ. Принцип работы пружинного ревербератора состоит в следующем. Электрический сигнал звуковой частоты, поступая на электромеханический преобразователь-датчик 1, преобразуется в механические колебания, которые передаются витой составной цилиндрической пружине 3, сначала ее отрезку 4, прходя через который механические колебания достигают точки стыка 6 двух отрезков пружины 3. Изза разности волновых сопротивлений двух отрезков в точке стыка 6 происходит частичное отражение механических колебаний и частичное прохождение их через отрезок 5 пружины к преобразователю-приемнику, который преобразует механическую энергию в электрическую. При этом наблюдается наличие дополнительных, не существовавших ранее в спектре звукового сигнала высокочастотнь1х составляющих, которые приводят к появлению металлического призвука, особенно заметного при работе с короткими сигналами. Уменьшение уровня высокочастотных составляющих относительно низкочастотных в спектре сигнала, достигающего преобразователя-приемника, приводит к уменьшению металлического призвука, то есть к уменьшению искажений спектрального состава сигнала. Из этого следует, что для уменьшения металлического призвука амплитуда механических колебаний, достигающих преобразователя-приемника, должна быть частотно зависимой и иметь спад в области высоких частот (близких к частоте среза пружины) . Величина амплитуды механических колебаний, достигающих преобразователяприемника, определяется коэффициентом отражения в точке стыка 6, который зависит от соотнощеьия волновых сопротивлений отрезков 4 и 5 и от частоты сигнала и определяется следующей формулой К - . iiViitbi -ZsVTirTbvz,, где к о,-., - коэффициент отражения в точке стыка 6; Z ,, - волновое сопротивление отрезка 4 пружины 3 на нулевой частоте; Zy - волновое сопротивление отрезка 5 пружины 3 на нулевой частоте. fc7 гдеГсч-частота среза отрезка 4; f - частота сигнала; fc5 - частота среза отрезка 5; f - частота сигнала. Отрезки 4 и 5 пружины 3 выбраны таким образом, что волновое сопротивление и частота среза отрезка 4 в 1,5 -5 раз меньше частоты среза и волнового сопротивления отрезка 5. Зависимость коэффициента отражения от частоты сигнала в точке 6 представлена графиком на фиг. 2. Из данного графика видно, что с ростом частоты сигнала коэффициент отражения увеличивается и на частоте среза отрезка 4 Когр иными словами амплитуда механической волны, проходящей через точку стыка б, с ростом частоты сигнала уменьщается, т.е. более высокие частоты проходят с меньшей амплитудой. И тем самым удается уменьшить искажения спектрального состава звукового сигнала. Изобретение может быть реализовано следующим образом. Пружинный ревербератор содержит электромеханические преобразовательа.атчик 1. и преобразователь-приемник 2, витую цилиндрическую пружину 3, состоящую из двух отрезков 4 и 5. Отрезок 5 имеет радиус намотки пружины R 1,9мм, радиус сечения провода а 0,2 мм, количество витков W 111, при этом частота среза fcs 7000Гц, волновое сопротивление Zy 94,5- 10 Нмс и время-задержки . Отрезок имеет радиус намотки пружины R 1,8мм, радиус сечения провода а 0,15мм, количество витков W 350, при этом частота среза fcM 4500 Гц, волновое сопротивление Z,, 37,(, время задержки 1: 19мс. Тогда коэффициент отражения в точке 6 на нулевой частоте равен К - -37, о 43 JVorp- эО з: - и,ю. При этом коэффициент отражения (фиг. 2) в области частот, близких к частоте среза, в 1,4-1,7 раза больше, чем в области низких частот и, следовательно, величина амплитуды механических колебаний в области высоких частот в 1,4-1,7 раза меньше, чем в области низких частот, что позволяет практически полностью устранить металлический призвук при работе данного ревербератора. Формула изоберетения Пружинный ревербератор, содержащий электромеханический преобразователь-датчик, электромеханический преобразователь-приемник и натянутую между ними витую цилиндрическую пружины, состоящую из двух отрезков с различными волновыми сопротивлениями, отличающийся, тем, что, с цель.ю устранения искажений спектрального состава реверберированного сигнала, отрезки составной пружины выполнены с различными верхними граничными частотами пропускания сигнала, причем волновое сопротивление и верхняя граничная частота пропускания отрезка пружины, прилежа ё

Риг.1

щего к преобразователю-датчику, были в 1,5-5 раз меньше величин аналогичных параметров отрезка пружины, прилежащего к преобразователю-приемнику.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Козюренко Ю. К. Системы искусственной реверберации. М., «Знание, 1974, с. 11-91.

. 2. Патент США № 3363202, кл. 333-30, 1966 (прототип). вОВ сц 000 ЗВВи Pu2.Z f