Ćwiczenie 5

Laboratorium
Podstawy Elektroakustyki
PE-5
Temat ćwiczenia: Głośnik dynamiczny - impedancja elektryczna
Przedmiotem ćwiczenia jest pomiar impedancji zespolonej głośników. Na jej podstawie
można określić między innymi pasmo promieniowania głośnika i jego znamionową
impedancję. Obraz impedancji w obszarze rezonansu mechanicznego pozwala określić
istotne parametry układu drgającego membrany i dolną granicę pasma głośnika [2], [4],[6].
Poniżej (na rysunku 1.1), przedstawiony został schemat blokowy systemu pomiarowego
impedancji elektrycznej głośnika.
Ch1
Analizator obwodów
Hewlett Packard
Ch2
Rd
Generator
Ug
Ugł
Interface
Głośnik
RS-232
USB
PC
KOMPUTER
Rys.1.1 Schemat blokowy systemu pomiarowego impedancji elektrycznej głośników.
W systemie dokonuje się odczytu (w dB) stosunku amplitud sygnału przed i za opornikiem
R d (U A ) i (U B ) oraz fazę pomiędzy nimi. Pomiary dokonywane są w zadeklarowanym
zakresie częstotliwości <f 1 f 2 > z przyjętym skokiem ∆f. Komputer steruje przestrajaniem
generatora oraz zapisuje wyniki pomiaru.
W ćwiczeniu należy zapisać dane w pliku tekstowym. Dane te mają postać macierzy
poprzedzonej nagłówkiem składającej się z siedmiu kolumn:
- częstotliwość
- część rzeczywista impedancji – rezystancja R (wyliczona),
-część urojona impedancji – reaktancja X (wyliczona),
-część rzeczywista admitancji – konduktancja G (wyliczona)
-część urojona admitancji – susceptancja B (wyliczona)
- stosunek napięć U2/U1 – w dB (S – pomierzony)
- faza w stopniach (fi – pomierzona)
FILENAME PE_5_imped.doc
1/3
2016-10-18
Laboratorium
Podstawy Elektroakustyki
PE-5
2. Zestaw aparatury
-
zestaw laboratoryjny analizator HP),
komputer PC z oprogramowaniem,
2 kolumny głośnikowe (jedna ze zdejmowaną płytą czołową).
-
3. Zadania
3.1 Zmierzyć i zanotować wartość opornika dodatkowego R d .
3.2 Położyć głośnik na stole (bez obudowy) bokiem do blatu i połączyć układ jak na
rys.1.1.
3.3 Uruchomić zestaw dokonać badań impedancji zespolonej w paśmie szerokim
(10Hz-20kHz) – program pomiarowy jest na pulpicie w katalogu impedancja HP
plik „client.exe”.
Wyniki pomiaru zapisać w odpowiednim pliku w trybie tekstowym.
3.4 Powtórzyć pomiary z p. 3.4 dla głośnika leżącego płasko - membraną do stołu.
3.5 Dokonać pomiarów jak w p. 3.4 i 3.5 dla drugiego głośnika.
3.6 Urchomić program Matlab a w nim program immitncjaHP. Wybrać zapisany
(zmieniony) plik. Na żądanie wpisać odpowiednie parametry Rd i Ug .
Sprawdzić czy zobrazowane wyniki impedancji: części urojonej i rzeczywistej są
sensowne. Wyniki należy zademonstrować prowadzącemu.
4. Opracowanie
4.1 Uruchomić MATLAB-a i w nim program immitancjaHP.
Wykreślić, dla poszczególnych wariantów z p. 3.1 - 3.5., moduły oraz części rzeczywiste
impedancji kolumny głośnikowej (można dokonać odpowiedniej modyfikacji skryptu
do potrzeb ćwiczenia).
4.2 Na podstawie uzyskanych obrazów z p. 4.1 - części rzeczywistej impedancji dla
poszczególnych głośników, określić: częstotliwości ich rezonansu mechanicznego i
odpowiadające im częstotliwości kwadrantowe oraz wartości impedancji (część
rzeczywista i urojona).
4.3 Korzystając z wyników z p. 4.2 obliczyć dobroć oraz elementy RLC schematów
zastępczych głośników – objaśnienia w skrypcie.
4.3 Wyniki pomiaru zapisać w postaci stabelaryzowanej. Zamieścić w sprawozdaniu krótki
opis ćwiczenia oraz obliczone parametry głośników (p. 4.2 i 4.3).
UWAGA Wszystkie istotne informacje dotyczące obliczeń parametrów głośnika zawarte
są w skrypcie [6]
5. Literatura:
[1] Heering K. "Sprzęt elektroakustyczny, zasady użytkowania" Warszawa 1988.
[2] J. Krajewski „Głośniki i zestwy głośnikowe”, WKŁ Warszawa 2003.
[3] Słaby M., Kozłowski P. "Przetworniki elektroakustyczne" WKŁ Warszawa 1969.
[4] Żyszkowski Z. "Podstawy elektroakustyki" WNT Warszawa 1965.
[5] Dobrucki A. „ Przetworniki elektroakustyczne” WNT Warszawa 2006.
[6] Skrypt do laboratorium
FILENAME PE_5_imped.doc
2/3
2016-10-18
Laboratorium
Podstawy Elektroakustyki
PE-5
6. DODATEK - Pomiary dwójnikowe
% obliczanie immitancji z pomiaru fazy i stosunku amplitud analizatorem HP
clear; close all
[FN,PN]=uigetfile('*.*','Wybierz plik zmierzony analizatorem HP');
if any(PN)==1;
[Utt]=load(setstr([PN,FN])); end
clear PN
Rd=input('Rd= 803 ');
if Rd==1;
Rd=Rd; else;
Rd=803; end
f=Utt(:,1); p=Utt(:,6); fa=Utt(:,7);
S=exp((p*log(10))/20); fi=fa*pi/180;
% elementy schematu zastepczego w funkcji częstotliwości
G=(cos(fi)./S-1)/Rd; B=-sin(fi)./S/Rd;
R=G./(G.^2+B.^2); X=-B./(G.^2+B.^2); Z=sqrt(R.^2+X.^2); Y=sqrt(G.^2+B.^2);
Ls=X./(2*pi*f); Lr=-1./(2*pi*f.*B); Cr=B./(2*pi*f); Cs=-1./(X*2*pi.*f);
% wykresy
figure; plot(f/1000,G*1000); grid; title(FN); xlabel('f[kHz]');
ylabel('G[mS]');
figure; plot(f/1000,B*1000); grid; title(FN); xlabel('f[kHz]');
ylabel('B[mS]');
figure; plot(f/1000,R/1000); grid; title(FN); xlabel('f[kHz]');
ylabel('R[k]');
figure; plot(f/1000,X/1000); grid; title(FN); xlabel('f[kHz]');
ylabel('X[k]');
figure; plot(f/1000,Z/1000); grid; title(FN); xlabel('f[kHz]');
ylabel('Z[kΩ]');
figure; plot(f/1000,Y*1000); grid; title(FN); xlabel('f[kHz]');
ylabel('Y[S]');
% skalowanie
mz=max([max(R/1000) abs(max(X/1000)-min(X/1000))]); mz=mz+0.05*mz;
if min(X)<0; mza=min(X/1000); else mza=0; end; mzb=mza+mz;
mzc=max([mz (mzb-mza)]);
my=max([max(G*1000) abs(max(B*1000)-min(B*1000))]); my=my+0.05*my;
if min(B)<0; mya=min(B*1000); else mya=0; end; myb=mya+my;
myc=max([my (myb-mya)]);
figure; plot(G*1000,B*1000); grid; axis([0,myc,mya,myb]); axis square;
title(FN); xlabel('G[mS]'); ylabel('B[mS]');
figure; plot(R/1000,X/1000); grid; axis([0,mzc,mza,mzb]); axis square;
title(FN); xlabel('R[k]'); ylabel('X[k]');
% te same wykresy – grubą linią
xx=input('jeśli grubo to 1
='); if xx==1
figure; plot(f/1000,G*1000,'k-','LineWidth',2); grid; title(FN);
xlabel('f[kHz]'); ylabel('G[mS]');
figure; plot(f/1000,B*1000,'k-','LineWidth',2); grid; title(FN);
xlabel('f[kHz]'); ylabel('B[mS]');
figure; plot(f/1000,R/1000,'k-','LineWidth',2); grid; title(FN);
xlabel('f[kHz]'); ylabel('R[k]');
figure; plot(f/1000,X/1000,'k-','LineWidth',2); grid; title(FN);
xlabel('f[kHz]'); ylabel('X[k]');
figure; plot(f/1000,Z/1000,'k-','LineWidth',2); grid; title(FN);
xlabel('f[kHz]'); ylabel('Z[k]');
figure; plot(f/1000,Y*1000,'k-','LineWidth',2); grid; title(FN);
xlabel('f[kHz]'); ylabel('Y[mS]');
figure; plot(G*1000,B*1000,'k-','LineWidth',2); grid; axis([0,my,mya,myb]);
axis square; title(FN); xlabel('G[mS]'); ylabel('B[mS]');
figure; plot(R/1000,X/1000,'k-','LineWidth',2); grid; axis([0,mz,mza,mzb]);
axis square; title(FN); xlabel('R[k]'); ylabel('X[k]');
else; end; '27.02.2014'
FILENAME PE_5_imped.doc
3/3
2016-10-18