Základní pojmy
Pro použití reproduktoru je nutno znát jejich parametry. Jedná se především o:
1) kmitočtovou a směrovou charakteristiku
2) jmenovitou impedanci a charakteristickou citlivost
3) příkon
Kmitočtová charakteristika
Kmitočtová charakteristika je závislost hladiny akustického tlaku v určitém bodě před reproduktorem na kmitočtu, při konstantním napětí na svorkách reproduktoru. Udává se obvykle bod v ose reproduktoru. Pro kvalitní reprodukci by měl být frekvenční rozsah alespoň 30 Hz až 15 kHz. Podle normy má kmitočtová charakteristika v kmitočtovém rozmezí ležet v kmitočtovém rozmezí 50 Hz až 12,5 kHz ležet v tolerančním poli
V celém akustickém pásmu nelze uspokojivou reprodukci zajistit jedním reproduktorem. Vyhovující přenosové vlastnosti může mít jedině soustava reproduktorů, z nichž každý přenáší jen určité kmitočtové pásmo. Proto se vyrábí reproduktory hlubokotónové, středotónové a vysokotónové. Pro méně náročná použití pak reproduktory širokopásmové, miniaturní atd. Pro některé aplikace je vhodné použít reproduktor s omezenou frekvenční charakteristikou. Tak lze např. dosáhnout lepší srozumitelnosti řeči.
Směrová charakteristika
Je závislost akustického tlaku před reproduktorem na úhlu, který svírá osa reproduktoru a spojnice reproduktoru a měřícího mikrofonu. Vyjadřuje se v polárních souřadnicích.Pro kmitočty, jejichž vlnová délka je značně větší než průměr ústí reproduktoru ( aspoň 4x) můžeme považovat charakteristiku za kulovou. V praxi to platí pro kmitočty nižší než 300 Hz. S rostoucím kmitočtem se směrovost rychle zvyšuje. Pro kmitočty nad 5 kHz je vyzařovací charakteristika již úzce směrová.
Rezonanční kmitočet
Je nejnižší kmitočet, přiněmž vykazuje impedance reproduktoru maximální hodnotu. Udává se jen u přímovyzařujících reproduktorů a je jím dán dolní mezní kmitočet reproduktoru,.
Zkreslení
Lineární zkreslení reproduktoru popisuje jeho frekvenční charakteristika. Nulové lineární zkreslení znamení ideálně rosnou kmitočtovou charakteristiku.
O nelineárním zkreslení mluvíme tehdy, jsou-li v reprodukovaném signálu kmitočty, které budící signál neobsahuje. Činitelé nelineárního zkreslení reproduktoru se pohybují od 0,3 do 3%. Při snižování zatížení výrazně klesá nelineární zkreslení. Hlavní příčiny vzniku nelineárního zkreslení jsou:
- nelineární chování závěsu kmitací cívky a membrány
- nehomogenní magnetické pole – změna součinu B.l s výchylkou kmitací cívky
- superponování magnetického pole kmitací cívky na pole permanentního magnetu
- vznik vířivých proudů
- deformace membrány při kmitání
Zatížitelnost reproduktoru
Je nutno rozlišovat výkonovou zatížitelnost trvalou a špičkovou. Trvalá je závislá na schopnosti reproduktoru rozptýlit vzniklé teplo, protože 95-99 % dodaného výkonu se přemění na tepelnou energii. Maximální špičkový výkon jer především omezen pevností kmitacího systému a jeho maximální možnou výchylkou.
Je třeba si uvědomit, že pro konstantní vyzářený akustický výkon je výchylka kmitací cívky nepřímoúměrná druhé mocnině kmitočtu,Pro nízké kmitočty mohou být výchylky značně velké.
Trvalou zatížitelnost reproduktoru ( zdánlivý výkon ve Voltampérech) je možno určit z průměru kmitací cívky takto:
- hlubokotónové reproduktory . jedno až dvojnásobek průměru kmitací cívky v milimetrech
- středotónové – polovina až průměr
- vysokotónové – 1/5 až ½ průměru.
Po běžné HiFi reproduktory platí spíše dolní hodnota, u reproduktorů určených pro velké výkony, hodnota horní.
Doporučuje se, aby maximální příkon reproduktoru nebo soustavy byl 2x vyšší než zesilovače. Tím se dosáhne nejenom vyšší provozní spolehlivosti, ale i nízkého činitele zkreslení.
Jmenovitá impedance
Je nejmenší absolutní hodnota elektrické impedance reproduktoru v kmitočtovém pásmu, pro které je určen. Jmenovitá impedance by v celém kmitočtovém pásmu neměla klesnout o více než 20 % proti udávané hodnotě. To u některých výrobků na nízkých kmitočtech není splněno a při větším snížení impedance může dojít k přetížení zesilovače.
Absolutní hodnotu impedance určíme ze vztahu:
kde R je činný odpor kmitací cívky
X je její reaktance
Účinnost
Udává poměr vyzářeného akustického výkonu k elektrickému příkonu, při optimálním výkonovém přizpůsobení.Účinnost reproduktoru je velmi malá a pohybuje se v rozmezí 1-6 %.Vestavěním reproduktoru do ozvučných skříní se )účinnost ještě zmenší.Zvětšit účinnost reproduktorů je možné zúžením přenosového pásma, Platí: účinnost klesá s rozšiřujícím se frekvenčním rozsahem. Účinnost nemá většinou velký význam, protože její malou hodnotu lze kompenzovat zvýšením výkonu zesilovače.
Charakteristická citlivost
Je průměrná velikost efektivního akustického tlaku v daném kmitočtovém pásmu, v ose reproduktoru, ve vzdálenosti 1m a při standartním příkonu 1VA. Většinou se vyjadřuje v dB jako poměr naměřeného akustického tlaku k referenční hodnotě , která je 2.10-5 Pa. Znalost charakteristické citlivosti reproduktoru je důležitá hlavně pro návrh reproduktorových soustav.