Обозначение динамика на схеме: Устройство динамика (громкоговорителя).

Устройство динамика (громкоговорителя).

Устройство, обозначение и основные параметры электродинамического громкоговорителя

Для начала расставим все точки над «i» и разберёмся в терминологии.

Электродинамический громкоговоритель, динамический громкоговоритель, динамик, динамическая головка прямого излучения – это разнообразные названия одного и того же прибора служащего для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в колебания воздуха, которые и воспринимаются нами как звук.

Звуковые динамики или по-другому динамические головки прямого излучения вы не раз видели. Они активно применяются в бытовой электронике. Именно громкоговоритель преобразует электрический сигнал на выходе усилителя звуковой частоты в слышимый звук.

Динамическая головка прямого излучения

Стоит отметить, что КПД (коэффициент полезного действия) звукового динамика очень низкий и составляет около 2 – 3%. Это, конечно, огромный минус, но до сих пор ничего лучше не придумали. Хотя стоит отметить, что кроме электродинамического громкоговорителя существуют и другие приборы для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в акустические колебания. Это, например, громкоговорители электростатического, пьезоэлектрического, электромагнитного типа, но широкое распространение и применение в электронике получили громкоговорители электродинамического типа.

Как устроен динамик?

Чтобы понять, как работает электродинамический громкоговоритель, обратимся к рисунку.

Устройство динамика (громкоговорителя)

Динамик состоит из магнитной системы – она расположена с тыльной стороны. В её состав входит кольцевой магнит. Он изготавливается из специальных магнитных сплавов или же магнитной керамики. Магнитная керамика – это особым образом спрессованные и «спечённые» порошки, в составе которых присутствуют ферромагнитные вещества – ферриты. Также в магнитную систему входят стальные

фланцы и стальной цилиндр, который называют керном. Фланцы, керн и кольцевой магнит формируют магнитную цепь.

Между керном и стальным фланцем имеется зазор, в котором образуется магнитное поле. В зазор, который очень мал, помещается катушка. Катушка представляет собой жёсткий цилиндрический каркас, на который намотан тонкий медный провод. Эту катушку ещё называют звуковой катушкой. Каркас звуковой катушки соединяется с диффузором – он то и «толкает» воздух, создавая сжатия и разряжения окружающего воздуха – акустические волны.

Диффузор может выполняться из разных материалов, но чаще его делают из спрессованной или отлитой бумажной массы. Технологии не стоят на месте и в ходу можно встретить диффузоры из пластмассы, бумаги с металлизированным покрытием и других материалов.

Чтобы звуковая катушка не задевала за стенки керна и фланец постоянного магнита её устанавливают точно в середине магнитного зазора с помощью центрирующей шайбы. Центрирующая шайба гофрирована. Именно благодаря этому звуковая катушка может свободно двигаться в зазоре и при этом не касаться стенок керна.

Диффузор укреплён на металлическом корпусе – корзине. Края диффузора гофрированы, что позволяет ему свободно колебаться. Гофрированные края диффузора формируют так называемый верхний подвес, а нижний подвес – это центрирующая шайба.

Тонкие провода от звуковой катушки выводятся на внешнюю сторону диффузора и крепятся заклёпками. А с внутренней стороны диффузора к заклёпкам крепится многожильный медный провод. Далее эти многожильные проводники припаиваются к лепесткам, которые закреплены на изолированной от металлического корпуса пластинке. За счёт контактных лепестков, к которым припаяны многожильные выводы звуковой катушки, динамик подключается к схеме.

Как работает динамик?

Если пропустить через звуковую катушку динамика переменный электрический ток, то магнитное поле катушки будет взаимодействовать с постоянным магнитным полем магнитной системы динамика. Это заставит звуковую катушку либо втягиваться внутрь зазора при одном направлении тока в катушке, либо выталкиваться из него при другом. Механические колебания звуковой катушки передаются диффузору, который начинает колебаться в такт с частотой переменного тока, создавая при этом акустические волны.

Обозначение динамика на схеме.

Условное графическое обозначение динамика имеет следующий вид.

Условное обозначение динамика на схеме

Рядом с обозначением пишутся буквы B или BA, а далее порядковый номер динамика в принципиальной схеме (1, 2, 3 и т.д.). Условное изображение динамика на схеме очень точно передаёт реальную конструкцию электродинамического громкоговорителя.

Основные параметры звукового динамика.

Основные параметры звукового динамика, на которые следует обращать внимание:

  • Номинальное электрическое сопротивление (Ом). Медный провод звуковой катушки обладает активным сопротивлением. Активное сопротивление – это сопротивление провода при постоянном токе. Его можно легко измерить с помощью цифрового мультиметра в режиме омметра. Читайте измерение сопротивления цифровым мультиметром.

    Но кроме активного сопротивления звуковая катушка обладает ещё и реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление образуется потому, что звуковая катушка, это, по сути, обычная катушка индуктивности и её индуктивность оказывает сопротивление переменному току. Реактивное сопротивление зависит от частоты переменного тока.

    Активное и реактивное сопротивление звуковой катушки образует полное сопротивление звуковой катушки. Оно обозначается буквой Z (так называемый, импеданс). Получается, что активное сопротивление катушки не меняется, а реактивное сопротивление меняется в зависимости от частоты тока. Чтобы внести порядок реактивное сопротивление звуковой катушки динамика измеряют на фиксированной частоте 1000 Гц и прибавляют к этой величине активное сопротивление катушки.

    В итоге получается параметр, который и называется номинальное (или полное) электрическое сопротивление звуковой катушки. Для большинства динамических головок эта величина составляет 2, 4, 6, 8 Ом. Также встречаются динамики с полным сопротивлением 16 Ом. На корпусе импортных динамиков, как правило, указывается эта величина, например, вот так –

    или 8 Ohm.

    Стоит отметить тот факт, что полное сопротивление катушки где-то на 10 – 20% больше активного. Поэтому определить его можно достаточно просто. Нужно всего лишь измерить активное сопротивление звуковой катушки омметром и увеличить полученную величину на 10 – 20%. В большинстве случаев можно вообще учитывать только чисто активное сопротивление.

    Номинальное электрическое сопротивление звуковой катушки является одним из важных параметров, так как его необходимо учитывать при согласовании усилителя и нагрузки (динамика).

  • Диапазон частот – это полоса звуковых частот, которые способен воспроизвести динамик. Измеряется в герцах (Гц). Напомним, что человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20 Гц – 20 кГц. И, это только очень хорошее ухо :).

    Никакой динамик не способен точно воспроизвести весь слышимый частотный диапазон. Качество звуковоспроизведения будет всё-равно отличаться от того, что требуется.

    Поэтому слышимый диапазон звуковых частот условно разделили на 3 части: низкочастотную (НЧ), среднечастотную (СЧ) и высокочастотную (ВЧ). Так, например, НЧ-динамики лучше всего воспроизводят низкие частоты – басы, а высокочастотные – «писк» и «звон» – их поэтому и называют пищалками. Также, есть и широкополосные динамики. Они воспроизводят практически весь звуковой диапазон, но качество воспроизведения у них среднее. Выигрываем в одном – перекрываем весь диапазон частот, проигрываем в другом – в качестве. Поэтому широкополосные динамики встраивают в радиоприёмники, телевизоры и прочие устройства, где порой не требуется получить высококачественный звук, а нужна лишь чёткая передача голоса и речи.

    Широкополосный динамик

    Для качественного воспроизведения звука НЧ, СЧ и ВЧ-динамики объединяются в едином корпусе, снабжаются частотными фильтрами. Это акустические системы. Так как каждый из динамиков воспроизводит только свою часть звукового диапазона, то суммарная работа всех динамиков значительно увеличивает качество звука.

    Как правило, низкочастотные динамики рассчитаны на воспроизведение частот от 25 Гц до 5000 Гц. НЧ-динамики обычно имеют диффузор большого диаметра и массивную магнитную систему.

    Динамики СЧ рассчитаны на воспроизведение полосы частот от 200 Гц до 7000 Гц. Габариты их чуть меньше НЧ-динамиков (зависит от мощности).

    Высокочастотные динамики прекрасно воспроизводят частоты от 2000 Гц до 20000 Гц и выше, вплоть до 25 кГц. Диаметр диффузора у таких динамиков, как правило, небольшой, хотя магнитная система может быть достаточно габаритная.

  • Номинальная мощность (Вт) – это электрическая мощность тока звуковой частоты, которую можно подвести к динамику без угрозы его порчи или повреждения. Измеряется в ваттах (Вт) и милливаттах (мВт). Напомним, что 1 Вт = 1000 мВт. Подробнее о сокращённой записи числовых величин можно прочесть здесь.

    Величина мощности, на которую рассчитан конкретный динамик, может быть указана на его корпусе. Например, вот так – 1W (1 Вт).

    Обозначение мощности на корпусе динамика

    Это значит, что такой динамик можно легко использовать совместно с усилителем, выходная мощность которого не превышает 0,5 – 1 Вт. Конечно, лучше выбирать динамик с некоторым запасом по мощности. На фото также видно, что указано номинальное электрическое сопротивление – (4 Ом).

    Если подать на динамик мощность большую той, на которую он рассчитан, то он будет работать с перегрузкой, начнёт «хрипеть», искажать звук и вскоре выйдет из строя.

    Вспомним, что КПД динамика составляет около 2 – 3%. А это значит, что если к динамику подвести электрическую мощность в 10 Вт, то в звуковые волны он преобразует лишь 0,2 – 0,3 Вт. Довольно немного, правда? Но, человеческое ухо устроено весьма изощрённо, и способно услышать звук, если излучатель воспроизводит акустическую мощность около 1 – 3 мВт на расстоянии от него в несколько метров. При этом к излучателю – в данном случае динамику – нужно подвести электрическую мощность в 50 – 100 мВт. Поэтому, не всё так плохо и для комфортного озвучивания небольшой комнаты вполне достаточно подвести к динамику 1 – 3 Вт электрической мощности.

Это всего лишь три основных параметра динамика. Кроме них ещё есть такие, как уровень чувствительности, частота резонанса, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), добротность и др.

Порой на практике приходится соединять несколько динамиков или акустических систем. А что нужно знать при этом? Подробности в статье – Как соединять динамики?

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

ГОСТ 2.741-68 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические в схемах. Приборы акустические (с Изменениями N 1, 2, 3), ГОСТ от 14 августа 1968 года №2.741-68


ГОСТ 2.741-68

Группа Т52

Единая система конструкторской документации

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ

Приборы акустические

Unified system of design documentation. Graphical symbols in diagrams. Acoustic devices


МКС 01.080.40
17.140

Дата введения 1971-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В.Р.Верченко, Ю.И.Степанов, Е.Г.Старожилец, В.С.Мурашов, Г.Г.Геворкян, Л.С.Крупальник, Г.Н.Гранатович, В.А.Смирнова, Е.В.Пурижинская, Ю.Б.Карлинский, В.Г.Черткова, Г.С.Плис, Ю.П.Лейчик

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР от 14.08.68 N 160

3. ВЗАМЕН ГОСТ 7624-62 в части разд.18 и 19

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта

ГОСТ 2.721-74

2, табл.2, пп.1-5, 7, 8

5. ИЗДАНИЕ (апрель 2010 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, утвержденными в июле 1980 г., апреле 1987 г., марте 1994 г. (ИУС 11-80, 7-87, 5-94)

1а. Настоящий стандарт распространяется на схемы, выполняемые вручную или автоматизированным способом, изделий всех отраслей промышленности и строительства и устанавливает условные графические обозначения акустических приборов.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

Общие обозначения звуковых преобразователей

1. Общие обозначения звуковых преобразователей приведены в табл.1.

Таблица 1

Наименование

Обозначение

1. Телефон


2. Телефон головной


3. Микрофон


4. Микрофон симметричный


5. Микротелефон


6. Микротелефон с выключением питания микрофона


7. Ларингофон, остеофон


8. Громкоговоритель (репродуктор)

9. Головка акустическая

Примечание. Акустические головки изображают с необходимым количеством выводов

10. Гидрофон (ультразвуковой передатчик-приемник)


(Измененная редакция, Изм. N 1, 3).

Знаки, характеризующие принцип действия звуковых преобразователей

2. Знаки, характеризующие принцип действия звуковых преобразователей приведены в табл.2.

Таблица 2

Наименование

Обозначение

1. Прибор электромагнитный

По ГОСТ 2.721

2. Прибор электродинамический

По ГОСТ 2.721

3. Прибор пьезоэлектрический

По ГОСТ 2.721

4. Прибор магнитострикционный

По ГОСТ 2.721

5. Прибор электростатический (конденсаторный)

По ГОСТ 2.721

6. Прибор угольный


7. Прибор оптический

По ГОСТ 2.721

Примечание. При изображении прибора, поглощающего световую энергию, стрелки должны быть направлены к обозначению прибора. При изображении прибора, излучающего световую энергию, стрелки должны быть направлены от обозначения прибора

8. Прибор магнитный

По ГОСТ 2.721

9. Прибор стереофонический


10. Прибор:

а) записывающий или воспроизводящий

При изображении записывающего прибора стрелка должна быть направлена от линии электрической связи.

При изображении воспроизводящего прибора стрелка должна быть направлена к линии электрической связи;

б) записывающий и воспроизводящий, приемный и передающий

в) стирающий


11. Прибор записывающий или воспроизводящий:

а) низкие звуковые частоты


б) высокие звуковые частоты


(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

Примеры построения обозначений звуковых преобразователей

3. Примеры построения обозначений звуковых преобразователей приведены в табл.3.

Таблица 3

Наименование

Обозначение

1. Телефон электромагнитный


2. Микрофон угольный


3. Микрофон электродинамический


4. Микрофон электростатический (конденсаторный)


5. Микрофон электромагнитный стереофонический


6. Ларингофон и остеофон пьезоэлектрические


7. Громкоговоритель-микрофон


8. Громкоговоритель с регулируемой громкостью


9. Громкоговоритель магнитострикционный


9а. Громкоговоритель с подвижной катушкой


10. Головка записывающая монофоническая


11. Головка воспроизводящая монофоническая


12. Головка стирающая


13. Головка записывающая, воспроизводящая и стирающая монофоническая


14. Головка записывающая, воспроизводящая и стирающая стереофоническая


15. Головка механическая


16. Головка механическая воспроизводящая стереофоническая


17. Головка механическая пьезоэлектрическая записывающая


18. Головка магнитная


Примечание. Если необходимо указать количество дорожек, то используют следующее обозначение

18а. Головка магнитная записывающая монофоническая


18б. Головка магнитная стирающая


18в. Головка магнитная записи, считывания или стирания монофоническая


19. Головка магнитная записывающая, воспроизводящая и стирающая стереофоническая


20. Головка оптическая воспроизводящая монофоническая


21. Головка оптическая записывающая стереофоническая


(Измененная редакция, Изм. N 1, 2, 3).

Обозначения приборов звуковой сигнализации

4. Обозначения приборов звуковой сигнализации приведены в табл.4.

Таблица 4

Наименование

Обозначение

1. Звонок электрический. Общее обозначение


2. Звонок электрический:

а) постоянного тока


б) переменного тока


3. Звонок электрический одноударный (гонг)


4. Зуммер


5. Сирена электрическая


6. Гудок, сигнальный рожок


7. Свисток


8. Ревун


9. Трещотка электромагнитная


(Измененная редакция, Изм. N 1, 3).

Приложение (справочное). Информационные данные о соответствии ГОСТ 2.741-68 И СТ СЭВ 1983-79

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

П.4, таблица 4, пп.1, 3-7 ГОСТ 2.741-68 соответствуют п.5, таблице 5, пп.1-6 СТ СЭВ 1983-79.

(Введено дополнительно, Изм. N 1).



Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
Единая система конструкторской документации.
Обозначения условные графические в схемах:
Сб. ГОСТов. — М.: Стандартинформ, 2010

Динамик — урок. Физика, 8 класс.

Электродинамический громкоговоритель (динамик) — это устройство, преобразующее электрический сигнал в звуковой посредством движения катушки с током в магнитном поле постоянного магнита.

С этими устройствами мы сталкиваемся повседневно (рис. \(1\)), даже если вы не большой поклонник музыки и не проводите в наушниках по полдня. Динамиками оснащаются телевизоры, радиоприёмники в автомобилях и даже телефоны.

 

speakers-subwoofer-playing-music-animated-gif-image-1.gif

Рис. \(1\)

 

Громкоговорители похожего типа использовались ещё в конце \(20\)-х годов прошлого века.

Телефон Белла (рис. \(2\)) работал по схожему принципу. В нём была задействована мембрана, которая перемещалась в магнитном поле постоянного магнита.

У этих динамиков было множество серьёзных недостатков: частотные искажения, потери звука.

 

Рис. \(2\)

 

Чтобы решить проблемы, связанные с классическими громкоговорителями, Оливер Лордж предложил использовать свои наработки. Его катушка двигалась поперёк силовых линий.

Чуть позднее двое его коллег адаптировали технологию для потребительского рынка и запатентовали новую конструкцию электродинамиков, которая задействована и по сей день.

 

Динамик имеет довольно сложную конструкцию (рис. \(3\)).

 

Рис. \(3\)

 

Обрати внимание!

Ключевые детали, благодаря которым громкоговоритель функционирует правильно: подвес (или краевой гофр), диффузор (или мембрана), колпачок, звуковая катушка, керн, магнитная система, диффузородержатель, гибкие выводы.

Краевой гофр, или «воротник» — это пластиковая или резиновая окантовка, описывающая электродинамический механизм по всей площади.

Гофры делятся по типу материала, из которого они изготовлены, и по форме. Иногда в качестве основного материала применяют натуральные ткани со специальным, ослабляющим колебания покрытием.  Самый популярный по форме подтип — полутороидальные профили.

Требования, предъявляемые к «воротнику»:

высокая гибкость — резонансная частота гофра должно быть низкой;

гофр должен быть хорошо закреплён и обеспечивать только один тип колебаний — параллельный;

надёжность — «воротник» должен адекватно реагировать на перепады температуры и «нормальный» износ, сохраняя свою форму длительное время.

Для достижения наилучшего баланса звучания в низкочастотных колонках используют резиновые гофры, а в высокочастотных — бумажные.

 

Диффузор динамика представляет собой некий поршень, который двигается по прямой вверх-вниз. Диффузор является основным излучающим объектом в электродинамике. При повышении частоты колебаний он начинает изгибаться.

Диффузоры могут быть жёсткими. Они сделаны из керамики или алюминия. Такие изделия обеспечивают наименьший уровень искажения звука. Динамики с жёсткими диффузорами стоят гораздо дороже аналогов.

Мягкие диффузоры делают из полипропилена. Такие образцы обеспечивают наиболее мягкое и тёплое звучание за счёт поглощения волн мягким материалом.

Полужёсткие диффузоры представляют собой компромиссный вариант. Они делаются из кевлара или стеклоткани. Искажения, провоцируемые таким диффузором, выше, чем у жёстких, но ниже, чем у мягких.

 

Колпачок представляет собой оболочку из синтетики или ткани, основная функция которой — защита динамиков от пыли. Помимо этого колпачок играет немаловажную роль в формировании определённого звучания. В частности, при воспроизведении средних частот.

С целью наиболее жёсткого закрепления колпачки делают округлой формы, придавая им небольшой изгиб.

Разнообразие материалов, из которых производят колпачки, связано с тем, чтобы достичь определённого звучания. В ход идёт ткань с различным пропитками, плёнки, композиции целлюлозы и даже металлические сетки. Последние, в свою очередь, выполняют ещё и функцию радиатора. Алюминиевая или металлическая сетка отводит излишки тепла от катушки.

 

Шайба (иногда её также называют «пауком») — это увесистая деталь, расположенная между диффузором динамика и его корпусом.

В задачи шайбы входит поддержание стабильного резонанса для низкочастотных динамиков. Это особенно важно, если в помещении наблюдаются резкие перепады температуры. Шайба фиксирует положение катушки и всей подвижной системы, а также закрывает магнитный зазор, предотвращая попадание пыли в него.

Классические шайбы представляют собой круглый гофрированный диск. Некоторые производители намеренно меняют форму гофр так, чтоб повысить линейность частот и стабилизировать форму шайбы. Такая конструкция сильно влияет на цену динамика.

Шайбы изготавливают из нейлона, бязи или меди. Последний вариант выполняет функцию мини-радиатора.

 

Звуковая катушка и магнитная система располагаются в небольшом зазоре магнитной цепи, вместе с катушкой система преобразует электрическую энергию.

Сама магнитная система — это система из магнита в виде кольца и керна. Между ними в момент воспроизведения звука перемещается звуковая катушка.

Важная задача конструкторов — создание равномерного магнитного поля в магнитной системе. Для этого производители динамиков досконально выверяют полюса и оснащают керн медным наконечником. Ток в звуковую катушку поступает через гибкие выводы динамика — обычную проволоку, намотанную поверх синтетической нитки.

 

Условное обозначение динамика на электрических схемах представлено на рисунке \(4\).

 

Рис. \(4\)

 

Обрати внимание!

Принцип работы динамика заключается в следующем: ток, идущий на катушку, заставляет её совершать перпендикулярные колебания в пределах магнитного поля. Эта система увлекает за собой диффузор, заставляя его колебаться с частотой подаваемого тока, и создаёт разряженные волны. Диффузор начинает колебаться и создаёт звуковые волны, которые могут быть восприняты человеческим ухом. Они в виде электрического сигнала передаются в усилитель. Отсюда и появляется звук.

Диапазон воспроизводимых частот напрямую зависит от толщины магнитопроводов и размера динамика. При большей величине магнитопровода увеличивается зазор в магнитной системе, а вместе с ним увеличивается и эффективная часть катушки.

Именно поэтому компактные динамики не справляются с низкими частотами в пределах \(16\)–\(250\) герц. Их минимальный порог частотности начинается с \(300\) Герц и заканчивается на \(12000\) герц. Вот почему динамики хрипят, когда вы выкручиваете звук на максимум.

 

Большая часть электродинамиков воспроизводит лишь часть частот, которые может воспринимать человек.

Сделать универсальный динамик, способный воспроизводить весь диапазон от \(16\) до \(20000\) герц, невозможно, поэтому частоты поделили на три группы: низкие, средние и высокие.

После этого конструкторы начали создавать динамики отдельно для каждой частоты. Это значит, что низкочастотные динамики лучше всего справляются с басами. Они работают на диапазоне \(25\)–\(5000\) герц.

Высокочастотные динамики созданы для работы с визжащими верхами (отсюда нарицательное имя — «пищалка»). Они работают в частотном диапазоне \(2000\)–\(20000\) герц.

Среднечастотные динамики работают в диапазоне \(200\)–\(7000\) герц.

 

Динамики для телефона отличаются от «взрослых» моделей конструктивно (рис. \(5\)).

 

zamena-dinmika-smartfona-1.png

Рис. \(5\)

 

Расположить такой сложный механизм в мобильном корпусе нереально, поэтому инженеры пошли на хитрость и заменили ряд элементов. Например, катушки стали неподвижными, а вместо диффузора используется мембрана.

Динамики для телефона сильно упрощены, посему ожидать от них высокого качества звучания не стоит. Диапазон частот, который способен охватить такой элемент, значительно сужен. По своему звучанию он ближе именно к высокочастотным устройствам, так как в корпусе телефона нет дополнительного пространства для установки толстых магнитопроводов.

Устройство динамика в мобильном телефоне отличается не только размерами, но и отсутствием независимости. Возможности устройства ограничиваются программным обеспечением. Это сделано для защиты конструкции динамиков. Многие снимают этот лимит вручную, а потом задаются вопросом: «Почему хрипят динамики?»

В среднестатистическом смартфоне устанавливают два таких элемента. Один разговорный, другой музыкальный. Иногда их объединяют для достижения эффекта стерео. Так или иначе, достичь глубины и насыщенности в звучании можно лишь с полноценной стереосистемой.

10. Акустические приборы — Условные графические обозначения на электрических схемах — Компоненты — Инструкции

 Акустическими (точнее — электроакустическими) называют приборы, преобразующие энергию электрических колебаний в энергию звуковых или механических колебаний и наоборот. УГО этих приборов построены на основе общих символов, установленных стандартом для каждого их вида [8], основной буквенный код — буква В (исключение составляют приборы звуковой сигнализации).

 

 Для обозначения микрофона (код — ВМ) используют символ, упрощенно передающий устройство одного из первых угольных микрофонов (преобразование звука в электрические колебания происходило в нем в результате изменения контакта угольных шарика и мембраны). Профильный рисунок этих двух частей микрофона и стал его первым символом. В настоящее время этот символ (рис. 10.1, ВМ1) используют в качестве базового УГО микрофона. Линии выводов направляют либо в разные стороны {ВМ1), либо в одну сторону (BMZ).

 
 Принцип действия и другие особенности микрофонов указывают специальными знаками. Так, уже упоминавшийся угольный микрофон выделяют на схемах небольшим кружком в средней части символа (рис. 10.1, ВМ2), электродинамический — символом катушки из двух полуокружностей (ВМЗ), электромагнитный — таким же значком, дополненным символом магнитопровода (ВМ5), электростатический (конденсаторный) — символом конденсатора (ВМ4). Чтобы изобразить на схеме стереофонический микрофон, в УГО вводят знак стереофонического прибора — две взаимно перпендикулярные стрелки (ВМ6). Такие микрофоны показывают с необходимым числом выводов, увеличивая, если нужно размеры символа.

 
 На основе общего символа этой группы акустических приборов построены УГО и ларингофонов — специальных микрофонов, прикладываемых к шее около гортани и предназначенных для телефонных переговоров в шумных условиях (самолетах, танках и т. п.). Отличительный признак ларингофона — хорда, параллельная символу мембраны (BM7). Способ преобразования звука в электрические колебания в УГО ларингофона указывают теми же знаками, что и в случае обычных микрофонов. Для примера на рис. 10.1 (BM8) приведено УГО пьезоэлектрического ларингофона (символ пьезоэлектрического преобразователя — узкий светлый прямоугольник с двумя короткими черточками, обозначающими обкладки пьезоэлемента).

 
 Условное графическое обозначение акустических приборов, преобразующих электрические колебания в звук — телефонов и головок громкоговорителей — построены на основе базовых символов, упрощенно воспроизводящих их боковую проекцию (см. соответственно рис. 10.2 и 10.3).

Код телефонов — BF, головок громкоговорителей — ВА. Как и в случае с микрофонами, выводы этих акустических приборов допускается направлять как в одну, так и в разные стороны (см. рис. 10.2, BF1. BF2; рис. 10.3, BA1, BA2). Для указания принципа действия и других особенностей используют те же знаки (размеры символов в этом случае увеличивают примерно вдвое). Желая подчеркнуть, что телефон снабжен оголовьем, к основному УГО добавляют небольшую дужку (см. рис. 10.2, BF3). Стереофонический телефон изображают с необходимым числом выводов (BF6).

 
 Рядом с позиционным обозначением динамической головки обычно указывают ее тип

 
 Общий символ головки громкоговорителя используют для обозначения абонентских громкоговорителей, а также целых акустических систем, содержащих несколько головок. Возможность регулирования громкости звучания (например, в абонентском громкоговорителе) показывают стрелкой, пересекающей символ под углом 45° (см. рис. 10.3, ВА5). Головку, выполняющую поочередно функции громкоговорителя и микрофона (так ее нередко используют в малогабаритной аппаратуре симплексной связи), изображают на схемах со знаком обратимости преобразования — двухсторонней стрелкой на оси симметрии (см. рис. 10.3, B1).

 
 Условные графические обозначения головок, используемых в звукозаписи, базируются на основе общего символа. Способ записи (механический, магнитный, оптический) и назначение головки (запись, воспроизведение, стирание) обозначают в символах этой группы приборов специальными знаками.
Так, головки для магнитной записи (код — 5) — тем же УГО с символом магнитного прибора — незамкнутым кольцом (рис. 10.4, B1). Назначение головки показывают стрелкой: если она служит для воспроизведения, стрелку направляют в сторону выводов (см. рис. 10.4, 51, 54; рис. 10.5, BS1— BS4), а если для записи — в сторону суженной части символа (рис. 10.4, В2). Универсальную головку, используемую как для записи, так и для воспроизведения, обозначают двунаправленной стрелкой (рис. 10.4, B2), а головку, предназначенную для стирания — знаком в виде крестика внутри УГО (см. рис. 10.4, B3).

 

 Аналогично поступают и с УГО стереофонической магнитной головки, но, учитывая, что она, по сути дела, состоит из двух самостоятельных головок, ее нередко изображают двумя аналогичными символами, заключенными в контур из штриховых (экран) или штрих пунктирных линий. Число записываемых или воспроизводимых дорожек показывают соответствующей цифрой с выносной линией, касающейся знака магнитного прибора (см. рис. 10.4, В4).

 

 О назначении оптических головок (обозначение — В) судят по параллельным стрелкам, помещенным вблизи суженной части УГО. Если они направлены к нему, то это значит, что головка — воспроизводящая (см. рис. 10.4, B5), а если от него — записывающая (B6).

 

 
 Головки для механической записи и воспроизведения звука (буквенный код — BS) изображают стандартным УГО, но с коротким  штрихом,  символизирующим  иглу звукоснимателя или рекордера (рис. 10.5)

 
 Принцип действия механической головки (звукоснимателя, рекордера) показывают теми же знаками, что и в рассмотренных выше УГО. Для примера на рис. 10.5 изображены УГО электродинамической (BS2) и пьезоэлектрической (BS3) головок звукоснимателя. При необходимости (например, если головка — стереофоническая и число ее выводов больше двух) размеры символа допускается увеличить до нужных размеров.

 

 К акустическим приборам относятся также всевозможные электрические звонки, гонги, сирены, гудки, зуммеры — устройства звуковой сигнализации (буквенный код — НА), а также ультразвуковые гидрофоны (головки приборов для работы под водой).

 
 Общее УГО электрического звонка — стилизованный профильный рисунок его звучащего элемента — колокольчика с обозначением НА1 (рис.10.6). Звонок постоянного тока на схемах выделяют символом постоянного тока — отрезком прямой линии (см. рис. 10.6, HA2), переменного — отрезком синусоиды (НАЗ). Электрический одноударный звонок (гонг) изображают основным символом, перечеркнутым линией, параллельной выводам (НА4).

 

 Маломощные источники звука — зуммеры (их используют, например, для вызова абонентов в полевых телефонах) обозначают полукругом с линиями-выводами от круглой части (HAS).
В основу УГО ультразвукового гидрофона положен несколько увеличенный (по отношению к изображенному рис. 10.2) символ телефона. Возможность излучения и приема ультразвуковых колебаний указывают двухсторонней стрелкой, пересекающей противоположную выводам сторону символа.

 

 

Обозначение динамика на схеме

Статьи, Схемы, Справочники

В качественной аудиосистеме основная роль отводится акустическим системам стерео- или многоканального типа.

Поиск данных по Вашему запросу:

Обозначение динамик на схеме

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Перейти к результатам поиска >>>

Благодаря им электрические импульсы преобразуются в звуки акустического диапазона разной частоты. Кому-то важно чистое и максимально приближенное к оригиналу звучание музыкальных инструментов, а для кого-то на первом месте стоит голос вокалиста, актеров фильма или преподавателя из обучающих видеокурсов.

Насколько важна акустическая система?

Она является базой для всей аудиосистемы.

Причем для каждого будут стоять в приоритете разные варианты оборудования. На выбор влияют такие факторы, как “заточенность” такой системы под те жанры, которые по нраву будущему владельцу и ценовая категория.

Любителям максимально точного звука подойдут акустические системы hi-fi.
Несмотря на мифы, далеко не каждая дорогая аудиотехника показывает упомянутые возможности.

В случае, когда на первом месте стоит эксклюзив, рынок аудиосистем предоставляет фанатам высококачественного звука аудиоаппаратуру класса Hi-End.

Типы акустических систем

Существует несколько категорий акустических систем, каждая из которых способна удовлетворить определенные запросы покупателя. По базовым отличиям выделяют 5 базовых классификационных групп.

  • Принцип установки аппаратуры. Акустические системы делятся на напольные и полочные в зависимости от размера. Первые предпочтительны для крупных помещений, таких как кинотеатры. Использование их дома для телевизора или компьютера нерентабельно. Оптимальнее использовать полочные колонки.
  • Количество динамиков. Иначе это называется делением по количеству полос звука. Производитель может включать от 1 до 7 динамиков. Наиболее оптимальный по бюджету вариант – 3 динамика, где одна полоса отвечает за низкие частоты, другая за средние и третья за верхние.
  • Наличие или отсутствие усилителя звука в колонках. В первом случае они называются активными, во втором – пассивными. Гораздо чаще встречаются пассивные варианты. Они предпочтительнее для аудиофилов за счет разделительного фильтра и, соответственно, более высокого качества звука за счет разделения частот.
  • По конструкции динамики различаются на планарные, динамические, электростатические и прочие типы, а в некоторых случаях аппаратура не попадает ни под одну категорию.
  • Оформлением. У колонок может быть закрытый или открытый корпус, хорошим дополнением будет фазоинвентор – труба в колонке, настроенная на определенную частоту и усиливающая звуки в ее пределах. Благодаря такому отверстию воспроизводятся более низкие частоты, чем у обычной аппаратуры. Если трубу изгибать внутри корпуса, увеличивая ее длину, мощность и диапазон воспроизводимых низких частот, получатся колонки с акустическим лабиринтом. Они более дорогие и требуют большей точности при изготовлении.

Области использования акустических систем

Первая и основная сфера применения – домашнее пользование.

Сюда включается потребность в качественном звуке для более полного погружения в видеоигры, мощность и сила звука для просмотра телевизора, чистота и приближенность к оригинальному звучанию для любителей музыки различных жанров.

Причем для лучшего звучания в передней части машины располагаются высокочастотные и среднечасттные элементы Car-системы. Низкочастотным колонкам отводится задняя часто авто.

Концертные варианты акустических систем призваны не только обеспечить доступ звука в любую точку обширного помещения или зала, но и удовлетворить требования многих слушателей к качеству звучания. Наиболее распространенные наборы аудиотехники для концертов включают в себя мониторы для передачи нюансов звука, фронтальные громкоговорители, дающие прямой звук с высокой плотностью, центральные громкоговорители для передачи вокала.

Обозначение динамик на схеме

Отдельная категория – студии звукозаписи. Для них предпочтительны студийные мониторы, которые способны воспроизвести звук со всеми его плюсами и минусами, что способствует, в конечном итоге, созданию более чистого и достоверного по своему звучанию трека.

С их помощью удастся получить аппаратуру, которая максимально сможет приблизить вас к звуку вашей мечты.

Устройство, обозначение и основные параметры электродинамического громкоговорителя

Для начала расставим все точки над «i» и разберёмся в терминологии.

Электродинамический громкоговоритель, динамический громкоговоритель, динамик, динамическая головка прямого излучения – это разнообразные названия одного и того же прибора служащего для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в колебания воздуха, которые и воспринимаются нами как звук.

Звуковые динамики или по-другому динамические головки прямого излучения вы не раз видели. Они активно применяются в бытовой электронике. Именно громкоговоритель преобразует электрический сигнал на выходе усилителя звуковой частоты в слышимый звук.

Стоит отметить, что КПД (коэффициент полезного действия) звукового динамика очень низкий и составляет около 2 – 3%. Это, конечно, огромный минус, но до сих пор ничего лучше не придумали. Хотя стоит отметить, что кроме электродинамического громкоговорителя существуют и другие приборы для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в акустические колебания. Это, например, громкоговорители электростатического, пьезоэлектрического, электромагнитного типа, но широкое распространение и применение в электронике получили громкоговорители электродинамического типа.

Как устроен динамик?

Чтобы понять, как работает электродинамический громкоговоритель, обратимся к рисунку.

Динамик состоит из магнитной системы – она расположена с тыльной стороны. В её состав входит кольцевой магнит. Он изготавливается из специальных магнитных сплавов или же магнитной керамики. Магнитная керамика – это особым образом спрессованные и «спечённые» порошки, в составе которых присутствуют ферромагнитные вещества – ферриты. Также в магнитную систему входят стальные фланцы и стальной цилиндр, который называют керном. Фланцы, керн и кольцевой магнит формируют магнитную цепь.

Между керном и стальным фланцем имеется зазор, в котором образуется магнитное поле. В зазор, который очень мал, помещается катушка. Катушка представляет собой жёсткий цилиндрический каркас, на который намотан тонкий медный провод. Эту катушку ещё называют звуковой катушкой. Каркас звуковой катушки соединяется с диффузором – он то и «толкает» воздух, создавая сжатия и разряжения окружающего воздуха – акустические волны.

Диффузор может выполняться из разных материалов, но чаще его делают из спрессованной или отлитой бумажной массы. Технологии не стоят на месте и в ходу можно встретить диффузоры из пластмассы, бумаги с металлизированным покрытием и других материалов.

Чтобы звуковая катушка не задевала за стенки керна и фланец постоянного магнита её устанавливают точно в середине магнитного зазора с помощью центрирующей шайбы. Центрирующая шайба гофрирована. Именно благодаря этому звуковая катушка может свободно двигаться в зазоре и при этом не касаться стенок керна.

Диффузор укреплён на металлическом корпусе – корзине. Края диффузора гофрированы, что позволяет ему свободно колебаться. Гофрированные края диффузора формируют так называемый верхний подвес, а нижний подвес – это центрирующая шайба.

Тонкие провода от звуковой катушки выводятся на внешнюю сторону диффузора и крепятся заклёпками. А с внутренней стороны диффузора к заклёпкам крепится многожильный медный провод. Далее эти многожильные проводники припаиваются к лепесткам, которые закреплены на изолированной от металлического корпуса пластинке. За счёт контактных лепестков, к которым припаяны многожильные выводы звуковой катушки, динамик подключается к схеме.

Как работает динамик?

Если пропустить через звуковую катушку динамика переменный электрический ток, то магнитное поле катушки будет взаимодействовать с постоянным магнитным полем магнитной системы динамика. Это заставит звуковую катушку либо втягиваться внутрь зазора при одном направлении тока в катушке, либо выталкиваться из него при другом. Механические колебания звуковой катушки передаются диффузору, который начинает колебаться в такт с частотой переменного тока, создавая при этом акустические волны.

Обозначение динамика на схеме.

Условное графическое обозначение динамика имеет следующий вид.

Рядом с обозначением пишутся буквы B или BA, а далее порядковый номер динамика в принципиальной схеме (1, 2, 3 и т.д.). Условное изображение динамика на схеме очень точно передаёт реальную конструкцию электродинамического громкоговорителя.

Основные параметры звукового динамика.

Основные параметры звукового динамика, на которые следует обращать внимание:

Номинальное электрическое сопротивление (Ом). Медный провод звуковой катушки обладает активным сопротивлением. Активное сопротивление – это сопротивление провода при постоянном токе. Его можно легко измерить с помощью цифрового мультиметра в режиме омметра. Читайте измерение сопротивления цифровым мультиметром.

Но кроме активного сопротивления звуковая катушка обладает ещё и реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление образуется потому, что звуковая катушка, это, по сути, обычная катушка индуктивности и её индуктивность оказывает сопротивление переменному току. Реактивное сопротивление зависит от частоты переменного тока.

Активное и реактивное сопротивление звуковой катушки образует полное сопротивление звуковой катушки. Оно обозначается буквой Z (так называемый, импеданс). Получается, что активное сопротивление катушки не меняется, а реактивное сопротивление меняется в зависимости от частоты тока. Чтобы внести порядок реактивное сопротивление звуковой катушки динамика измеряют на фиксированной частоте 1000 Гц и прибавляют к этой величине активное сопротивление катушки.

В итоге получается параметр, который и называется номинальное (или полное) электрическое сопротивление звуковой катушки. Для большинства динамических головок эта величина составляет 2, 4, 6, 8 Ом. Также встречаются динамики с полным сопротивлением 16 Ом. На корпусе импортных динамиков, как правило, указывается эта величина, например, вот так – или 8 Ohm.

Стоит отметить тот факт, что полное сопротивление катушки где-то на 10 – 20% больше активного. Поэтому определить его можно достаточно просто. Нужно всего лишь измерить активное сопротивление звуковой катушки омметром и увеличить полученную величину на 10 – 20%. В большинстве случаев можно вообще учитывать только чисто активное сопротивление.

Номинальное электрическое сопротивление звуковой катушки является одним из важных параметров, так как его необходимо учитывать при согласовании усилителя и нагрузки (динамика).

Диапазон частот – это полоса звуковых частот, которые способен воспроизвести динамик. Измеряется в герцах (Гц). Напомним, что человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20 Гц – 20 кГц. И, это только очень хорошее ухо :).

Никакой динамик не способен точно воспроизвести весь слышимый частотный диапазон. Качество звуковоспроизведения будет всё-равно отличаться от того, что требуется.

Поэтому слышимый диапазон звуковых частот условно разделили на 3 части: низкочастотную (НЧ), среднечастотную (СЧ) и высокочастотную (ВЧ). Так, например, НЧ-динамики лучше всего воспроизводят низкие частоты – басы, а высокочастотные – «писк» и «звон» – их поэтому и называют пищалками. Также, есть и широкополосные динамики. Они воспроизводят практически весь звуковой диапазон, но качество воспроизведения у них среднее. Выигрываем в одном – перекрываем весь диапазон частот, проигрываем в другом – в качестве. Поэтому широкополосные динамики встраивают в радиоприёмники, телевизоры и прочие устройства, где порой не требуется получить высококачественный звук, а нужна лишь чёткая передача голоса и речи.

Для качественного воспроизведения звука НЧ, СЧ и ВЧ-динамики объединяются в едином корпусе, снабжаются частотными фильтрами. Это акустические системы. Так как каждый из динамиков воспроизводит только свою часть звукового диапазона, то суммарная работа всех динамиков значительно увеличивает качество звука.

Как правило, низкочастотные динамики рассчитаны на воспроизведение частот от 25 Гц до 5000 Гц. НЧ-динамики обычно имеют диффузор большого диаметра и массивную магнитную систему.

Динамики СЧ рассчитаны на воспроизведение полосы частот от 200 Гц до 7000 Гц. Габариты их чуть меньше НЧ-динамиков (зависит от мощности).

Высокочастотные динамики прекрасно воспроизводят частоты от 2000 Гц до 20000 Гц и выше, вплоть до 25 кГц. Диаметр диффузора у таких динамиков, как правило, небольшой, хотя магнитная система может быть достаточно габаритная.

Номинальная мощность (Вт) – это электрическая мощность тока звуковой частоты, которую можно подвести к динамику без угрозы его порчи или повреждения. Измеряется в ваттах (Вт) и милливаттах (мВт). Напомним, что 1 Вт = 1000 мВт. Подробнее о сокращённой записи числовых величин можно прочесть здесь.

Величина мощности, на которую рассчитан конкретный динамик, может быть указана на его корпусе. Например, вот так – 1W (1 Вт).

Это значит, что такой динамик можно легко использовать совместно с усилителем, выходная мощность которого не превышает 0,5 – 1 Вт. Конечно, лучше выбирать динамик с некоторым запасом по мощности. На фото также видно, что указано номинальное электрическое сопротивление – (4 Ом).

Если подать на динамик мощность большую той, на которую он рассчитан, то он будет работать с перегрузкой, начнёт «хрипеть», искажать звук и вскоре выйдет из строя.

Вспомним, что КПД динамика составляет около 2 – 3%. А это значит, что если к динамику подвести электрическую мощность в 10 Вт, то в звуковые волны он преобразует лишь 0,2 – 0,3 Вт. Довольно немного, правда? Но, человеческое ухо устроено весьма изощрённо, и способно услышать звук, если излучатель воспроизводит акустическую мощность около 1 – 3 мВт на расстоянии от него в несколько метров. При этом к излучателю – в данном случае динамику – нужно подвести электрическую мощность в 50 – 100 мВт. Поэтому, не всё так плохо и для комфортного озвучивания небольшой комнаты вполне достаточно подвести к динамику 1 – 3 Вт электрической мощности.

Это всего лишь три основных параметра динамика. Кроме них ещё есть такие, как уровень чувствительности, частота резонанса, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), добротность и др.

Порой на практике приходится соединять несколько динамиков или акустических систем. А что нужно знать при этом? Подробности в статье – Как соединять динамики?

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Единая система конструкторской документации

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ
ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Единая система конструкторской документации

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ.
ПРИБОРЫ АКУСТИЧЕСКИЕ

Unified system of design documentation.
Graphical sumbols in diagrams.
Acoustic devices

Дата введения 01.01.71

la. Настоящий стандарт распространяется на схемы выполняемые вручную или автоматизированным способом, изделий всех отраслей промышленности и строительства и устан

строение динамика (часть 2) / Stereo.ru

Появление динамика

С началом активного использования электричества появилась возможность передавать звуковой сигнал, преобразуя его в электрический и обратно. В разное время изобрели много способов этого преобразования. Среди них — электродинамический, электростатический, изодинамический, ленточный, излучатель Хейла, пьезо и даже плазменный излучатель.

Они работают на разных физических принципах, различаются спецификой применения. Но самым первым все-таки было устройство, реализующее электродинамический принцип. Оно и остается самым распространенным. Динамик, электродинамическая головка, динамический драйвер — все эти термины являются синонимами к одному и тому же изобретению.

Слева — Ханс Эрстед. Справа — первая коммерческая версия электродинамического излучателя (6-дюймовый динамик, стоимость — около $3000 в современном эквиваленте)

Физические принципы, на которых работает динамик, основаны на электромагнетизме, открытом Хансом Эрстедом и описанном впоследствии целой плеядой физиков 19-го века. Тот факт, что проводник с током выталкивается магнитным полем, а в проводнике, движущемся в этом поле, наоборот, возникает ток, собственно, и привел к изобретению динамика.

Первое устройство, в котором применены все основные конструктивные принципы современного динамика, было запатентовано в 1898 году Оливером Лоджем после приблизительно тридцати лет самых разных попыток нащупать эффективный способ реализации. А сам динамик, в том виде, к которому мы все привыкли, появился спустя еще приблизительно тридцать лет.

С тех пор принципы его работы и основные элементы конструкции остаются неизменными. При этом, — вот что особенно удивительно, — не проходит и года без информации об очередном революционном усовершенствовании динамика, позволяющего ему работать еще лучше.

Устройство динамика

Любой современный динамик включает в себя каркас [1], который еще называют корзиной или даже пауком. На нем держатся все остальные части конструкции.

В тыльной части корзины крепится магнитная система, которая состоит из кольцевого магнита [2] и магнитного керна [3] — вместе они образуют кольцевой зазор. Этот магнитный зазор, кольцевая щель между двумя магнитами, должна быть минимальной для создания максимально мощного магнитного поля.

В зазоре расположена так называемая голосовая (звуковая) катушка [4], которая может совершать возвратно-поступательные движения под воздействием магнитного поля, поскольку по ней протекает переменный ток, соответствующий по форме воспроизводимым звуковым колебаниям. Она, как правило, состоит из проволоки, покрытой изолирующим лаком и намотанной на тонкостенный цилиндр, который называют каркасом [5] звуковой катушки.

Он крепится к диффузору [6] — тонкостенному элементу конструкции, который, колеблясь, собственно, и воспроизводит звук. Для этой цели диффузор должен иметь возможность двигаться. Для этого установлены так называемые подвесы [7, 8]: верхний (наружный) и нижний. Это шайбы из тонкого и гибкого материала с концентрическими выпуклостями. Благодаря такой форме, подвесы позволяют диффузору двигаться вдоль оси симметрии всей конструкции вперед-назад.

Он делает это потому, что его толкает голосовая катушка, на которую действует электромагнитная сила, пропорциональная силе переменного тока, который подается на катушку по гибким безмоментным проводникам [9]. С другой стороны эти провода заканчиваются клеммами [10], к которым подсоединяется акустический кабель, идущий от усилителя.

Завершает картину пылезащитный колпачок [11], который крепится к диффузору спереди и, что понятно из названия, защищает магнитный зазор от проникновения в него частичек пыли.

Разнообразие динамиков огромно. Они различаются по мощности, рабочему диапазону воспроизводимых частот, сфере применения и по множеству других параметров. Естественно, от этого зависят технологии и материалы, применяемые в производстве каждой из частей. Их мы и рассмотрим по отдельности.

Диффузор

Изначально диффузор делался из целлюлозы — бумаги или картона. Из того же материала выполнялся и пылезащитный колпачок (если он был предусмотрен). Целлюлозные диффузоры очень часто применяются до сих пор. Бумага хороша своим сочетанием легкости и жесткости. Влагоустойчивости, прочности и долговечности ей добавляют с помощью пропитки синтетическими материалами.

В этом смысле хорош пластик, но чисто пластиковый некомпозитный диффузор имеет ряд недостатков. Для их исправления применяются композитные материалы с разнообразными компонентами: от древесных или стеклянных волокон до кевлара или даже графена. Повышенную жесткость имеют металлические диффузоры. Чаще всего они делаются из алюминиевых сплавов.

Одними из лучших параметров обладает бериллий, но, ввиду повышенной стоимости материала и технологий его обработки, такой вариант достаточно дорог. В так называемых купольных высокочастотных динамиках чаще всего применяется ткань с пропиткой, иногда армирующая слой максимально жесткого композита, с жестким наполнителем, вплоть до алмазного порошка.

Важнейшие требования к диффузору — минимум собственных резонансов и максимальная жесткость, при которой становится возможным «поршневой» режим движения диффузора по всей его площади. Эти параметры должны сочетаться с важнейшими требованиями к весу подвижной системы динамика — он должен быть минимальным. Таким образом, качественный диффузор всегда является компромиссом взаимоконфликтующих условий.

Подвес динамика

Внутренний (ближний к магниту) подвес динамика еще называют центрирующей шайбой. Чаще всего эту деталь формуют на прессе с нагреванием из легкой, крепкой на разрыв ткани с эластичной синтетической пропиткой — прочно и подвижно. В некоторых мощных низкочастотных динамиках применяются две центрирующие шайбы, расположенные одна за другой.

С внешним подвесом все немного сложнее. Изначально он делался в виде концентрических волн (гофров) по внешнему краю бумажного диффузора. Так в некоторых случаях поступают и сейчас, добавляя синтетическую пропитку зоны гофров. Для больших амплитуд колебаний внешний подвес делают из резины, чаще всего это — искусственный бутадиеновый каучук. Резиновый подвес в сечении, в большинстве случаев, представляет собой выпуклую дугу. Есть варианты и «многоволновых» резиновых подвесов, либо применения других профилей, в том числе и переменных по углу.

Оба подвеса должны обеспечить строго плоско-параллельное возвратно-поступательное движение всей подвижной системы динамика с минимальными отклонениями в сторону от его оси.

Звуковая (голосовая) катушка

Эта катушка, работающая в магнитном зазоре динамика, намотана на каркас — цилиндр, который часто делается из плотной бумаги. Для каркаса также применяется устойчивый к нагреву пластик: каптон, текстолит, либо другие композитные материалы. Для большей плотности и температурной устойчивости (при серьезной нагрузке, т. е. громкости, катушка нагревается) используют сплавы на основе алюминия и даже титан.

Проволока, которой наматывается голосовая катушка, чаще всего, медная. Алюминиевая проволока легче, и это в данном случае — плюс, но она имеет свои недостатки (большее электрическое сопротивление при меньшей температурной устойчивости) и применяется реже. Есть вариант с биметаллической алюминиевой проволокой с медным покрытием, что улучшает проводимость.

Для более плотного расположения витков проволоку иногда делают в сечении прямоугольной либо шестиугольной. Для получения нескольких вариантов сопротивления катушки при параллельном или последовательном соединении ее частей или использования раздельных усилителей, звуковая катушка, чаще всего в низкочастотных динамиках, может разделяться на отдельные секции, намотанные на общем каркасе.

Для лучшего охлаждения голосовой катушки магнитный зазор в некоторых высокочастотных динамиках заполняется специальной жидкостью с наполнителем из мелкодисперсного магнитного порошка. Это повышает эффективность системы и улучшает отвод тепла.

Магнитная система

Эффективность магнитной системы динамика определяется, в первую очередь, материалом магнита. Самый распространенный — феррит. В середине прошлого века были распространены магниты из сплава AlNiCo (железо-алюминий-никель-кобальт), в отдельных случаях этот вариант до сих пор применяется. В новейший исторический период все большее распространение получают неодимовые магниты, создающие гораздо более сильное магнитное поле. Проблемой здесь стало получение неодимовой заготовки нужных размеров: неодим — материал труднообрабатываемый. Кроме того, стоимость неодимовых магнитов в последнее время растет.

Корзина динамика

Самый распространенный и максимально технологичный вариант корзины, или каркаса динамика — штампованная деталь из мягкой стали. Каркасы небольшого размера могут быть выполнены из пластика. Более совершенное, прочное и, что самое главное, точное в своей геометрии изделие получают методом литья, чаще всего из алюминия, с последующей обработкой на металлорежущих станках.

Важно понимать: чтобы добиться минимального магнитного зазора, звуковую катушку, расположенную в этом зазоре, нужно заставить двигаться, не задевая его краев. Для этого ее движение должно быть идеально соосным магнитному зазору вдоль всей возможной амплитуды колебаний. Расположение катушки в магнитном зазоре должно быть идеально симметричным. Это накладывает высокие требования на точность изготовления и сборки всех частей.

Все компоненты динамика соединяются с помощью клея на специальном оборудовании.

Каждый динамик, согласно примененным в нем материалам и технологиям, размерам, весу, электрическим и механическим параметрам, имеет свое в точности определенное назначение. О этом предназначении и обо всем, что с ним связано — в следующей части.

Продолжение следует…

Другие материалы цикла «Акустические системы»:

Акустические системы: поговорим о звуке (часть 1)

Громкоговорители (динамические головки) — параметры, маркировка и включение

Громкоговорители сейчас чаще называют сокращенно по названию одного из широкораспространенных типов громкоговорителей, электродинамического — «динамик». Основные конструкции громкоговорителей такие же как и у телефонных наушников, но есть и оригинальные конструкции. Громкоговоритель обычно состоит из двух основных частей: головки и акустического оформления. Головка громкоговорителя преобразует электрические сигналы в акустические и является самостоятельным узлом громкоговорителя. Громкоговорители могут содержать одну или несколько излучающих головок, необходимое акустическое оформление, пассивные электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и др.). Применение акустического оформления позволяет повысить качество излучения звука. Головки различаются как по принципу действия, так и по конструкции.

Громкоговорители и электроакустические головки характеризуются такими основными параметрами: номинальной мощностью, номинальным диапазоном частот, частотной характеристикой, полным электрическим сопротивлением, стандартным звуковым давлением и др.

Громкоговорители обычно делят по следующим основным признакам:

  • принципу электромеханического преобразования сигналов в акустические;
  • типу РЭА, где они используются;
  • ширине воспроизводимого диапазона частот;
  • мощности;
  • величине сопротивления звуковой катушки;
  • конструкции механико-акустической системы.

В настоящее время наиболее широкое распространение имеют электродинамические, электростатические, ленточные и изодинамические громкоговорители.

Электродинамические громкоговорители

Электродинамические громкоговорители катушечного типа имеют наибольшее распространение. Принцип их действия основывается на взаимодействии магнитных полей токов звуковой катушки и постоянного магнита. В зависимости от величины тока в катушке происходят ее колебания. Диффузор, жестко соединенный со звуковой катушкой, повторяет эти колебания и заставляет колебаться окружающий воздух, создавая тем самым звуковые волны. В зависимости от способа создания магнитного поля различают громкоговорители с постоянным магнитом и с подмагничиванием. Преобладающими в РЭА являются электродинамические головки прямого излучения (диффузорные). Классификация этих головок обычно производится в зависимости от воспроизводимого диапазона частот:

Широкополосные…..от 50…100 Гц до 16…20 кГц. Для улучшения воспроизведения высших частот такие головки часто имеют дополнительный диффузор в виде небольшого конуса, вклеенного в основной диффузор головки. Головки с номинальной мощностью 3…4 Вт воспроизводят наиболее широкий диапазон частот, а малой мощности — более узкий.

Низкочастотные……..от 20…40 Гц до 500… 1000 Гц, головки имеют значительные размеры и рассчитаны на подведение электрической мощности 5…50 ВЧА. Эффективность излучения низших частот возрастает с увеличением размера диффузора и повышения гибкости подвижной системы.

Среднечастотные…… 300…500 Гц до 5000…8000 Гц.

Высокочастотные….. 1000…5000 Гцдо 16000…30000 Гц.

Мощность среднечастотных и высокочастотных головок меньше, чем у широкополосных. Это связано с тем, что в реальном звуковом сигнале, содержащем речь, музыку, максимальную энергию несут звуки низших частот.

Использовать электродинамические головки прямого излучения без акустического оформления не рекомендуется. В этом случае происходит резкое ослабление излучения низших частот звукового диапазона.

Головки прямого излучения электродинамического типа имеют достаточно высокие параметры и относительно просты по конструкции. И это при том, что КПД у них довольно низкий и меньше, чем у электромагнитных головок.

Маркировка

Маркировка отечественных громкоговорителей основывается на буквенно-цифровой системе. В нее входят несколько элементов: на первом месте стоит цифра, указывающая номинальную мощность в вольт-амперах, на втором —- буква Г — громкоговоритель, за ней буква, соответствующая типу электромеханической системы преобразования электрических сигналов в акустические (Д — динамическая, J1 — ленточная, Э — электростатическая, П — пьезоэлектрическая и т.д.). Цифры (одна или две), стоящие после этих букв, обозначают номер разработки громкоговорителя данного типа. После номера иногда стоят цифры, соответствующие частоте механического резонанса подвижной системы в герцах. В конце маркировки встречаются буквы Т или Е (Т — тропическое исполнение, Е — для работы при повышенных вибрациях).

Отечественная промышленность выпускает громкоговорители разных типов, различной мощности в зависимости от их применения: для массовых приемников, телевизоров и магнитофонов, для вещания на площадях, улицах и для прочего. Радиолюбители при конструировании радиоэлектронной аппаратуры чаще используют электродинамические громкоговорители, так как они являются более доступными в плане приобретения.

Качество работы громкоговорителя обычно проверяют на слух. Для этого прослушивают качественную фонограмму при достаточной громкости. Звуковоспроизведение должно быть чистым. Не должно быть заметных частотных искажений, хрипов и дребезжания (нелинейные искажения). У хороших громкоговорителей неравномерность частотной характеристики не превышает 10 дБ. Для низкочастотных и широкополосных головок частота резонанса в зависимости от конструкции составляет 30… 100 Гц. Ниже частоты резонанса головка практически не излучает звук. Поэтому, чем ниже частота резо

Автоматическое распознавание динамиков с использованием Transfer Learning | Christopher Gill

Проект Кристофера Гилла, Хамзы Гани, Юсефа Абдельрацца, Minkoo Park

Когда нам нужно будет создать динамический голосовой идентификатор , естественно, инструментом для нашей команды будет изображение классификатор

Даже несмотря на частые технологические прорывы в речевых интерактивных устройствах (например, Siri и Alexa), лишь немногие компании пробовали свои силы в создании многопользовательских профилей.Главная страница Google была самой амбициозной в этой области, позволяя использовать до шести профилей пользователей. Недавний бум этой технологии сделал потенциал этого проекта очень интересным для нашей команды. Мы также хотели участвовать в проекте, который по-прежнему остается актуальной темой в углубленном изучении, создавать интересные инструменты, узнавать больше об архитектурах нейронных сетей и вносить оригинальный вклад, где это возможно.

Мы стремились создать систему, способную быстро добавлять профили пользователей и точно идентифицировать их голоса, используя очень мало обучающих данных, всего несколько предложений! Это обучение от одного до нескольких образцов известно как One Shot Learning .В этой статье будут подробно описаны этапы нашего проекта.

Цель: Классифицировать ораторов с минимальной подготовкой так, чтобы для достижения высокого уровня точности требовалось всего несколько слов или предложений.

Данные: Учебные данные были взяты из Librivox, источника аудиокниг с открытым доменом. Данные тестирования были либо удалены с YouTube, либо собраны в прямом эфире.

Метод: Итак, мы преобразовали все наши аудиоданные в форму спектрограммы. Затем мы обучили CNN, полученную из Cifar-10, на многих динамиках в качестве экстрактора признаков для подачи в SVM для окончательной классификации.Этот подход известен как трансферного обучения . Этот подход позволил нам пожинать небольшую выборку высокой производительности SVM и функции обучения CNN.

Области применения: Потенциальные возможности применения предлагаемых нами систем многочисленны. Они варьируются от потребностей помощника по дому (например, Alexa и Google Home) до биометрической безопасности, маркетинговых инструментов и даже шпионажа (определения важных целей). Он также может быть использован в качестве инструмента для диаризации динамика при сборе речевых данных.С учетом некоторого небольшого предыдущего воздействия включенных голосов аудиофайл с несколькими динамиками можно было точно разделить. Это открывает намного больше потенциальных «чистых данных», которые можно использовать для создания более сложных моделей речи.

Производительность: Результаты были в основном положительными. За 20–35 секунд тренировки звука наша модель смогла различить три динамика с точностью 63–95% в наших тестах. Тем не менее, производительность резко падает с 5+ ораторов или в единых группах гендерных тестов.

Github Ссылка: https://github.com/hamzag95/voice-classification

Справочная информация

Одной из самых серьезных проблем в области распознавания речи и речи является отсутствие данных с открытым исходным кодом. Большинство речевых данных являются либо проприетарными, труднодоступными, недостаточно маркированными, недостаточными по объему на громкоговоритель, либо шумными. Во многих смежных исследовательских работах недостаточные данные были названы в качестве причины, по которой не следует разрабатывать более сложные модели и приложения.

Мы увидели, что это возможность внести новый вклад в исследования в этой области. Спустя много часов поиска в Google наша команда пришла к выводу, что лучшими источниками потенциального аудио для нашего проекта будут LibriVox, обширный источник аудиокниг с открытым доменом, и YouTube. Эти источники были выбраны в соответствии с нашими критериями, указанными ниже.

Критерии источника звука

  • Достаточно уникальных динамиков для модели, чтобы изучить общие различия в речи
  • Мужские и женские громкоговорители, предпочтительно на разных языках
  • Для каждого громкоговорителя доступно не менее 1 часа
  • Аудио может быть автоматически с метаданными
  • Аудио имеет минимальный шум (мало фонового шума / музыки, приличное качество, мало посторонних звуков)
  • Лицензия Open Domain или Creative Commons для легального использования и использования набора данных

Очистка аудио от Librivox

Мы написали сценарии с использованием BeautifulSoup и Selenium для анализа веб-сайта LibriVox и загрузки нужных нам аудиокниг.BeautifulSoup само по себе было недостаточно, так как части сайта загружались за 1–2 секунды. Таким образом, мы использовали селен, чтобы подождать, пока определенные элементы на веб-странице не появятся и не станут доступными для удаления.

В нашей первой попытке использовался скрипт, который перемещается, запускается с домашней страницы LibriVox по умолчанию и загружает все аудиофайлы на странице в пределах определенного размера файла. Позже мы поняли, что это было ошибкой, поскольку многие аудиокниги на самом деле представляют собой совместную работу нескольких рассказчиков, которые было бы трудно автоматически разделить.Таким образом, нам пришлось искать способ получить аудиокниги с уникальными динамиками. К сожалению, в LibriVox API не было поля для фильтрации по типу проекта (индивидуальный или коллективный) или имени рассказчика.

Вместо этого мы использовали расширенный поиск, чтобы включить только «сольные» книги рассказчиков. Вскоре мы поняли, что было бы проблематично предположить, что у каждой книги был уникальный спикер, поскольку у LibriVox много повторяющихся рассказчиков. Чтобы это исправить, мы должны были прочитать метаданные каждой книги, чтобы вести список очищенных рассказчиков, чтобы гарантировать правильную маркировку наших данных.В итоге у нас было более 6000 уникальных динамиков и ссылки на 24000 часов аудио. Однако из-за нехватки времени мы отобрали 162 уникальных динамика для преобразования спектрограммы. Полный список ссылок для скачивания можно найти на нашем проекте GitHub здесь.

Scraping Audio с Youtube

С Youtube мы удалили видео ссылки с 7 звезд Youtube и их обучающие / информативные видео. Мы обнаружили, что учебные пособия, как правило, лучше всего соответствуют нашим стандартам, поскольку они содержат в основном чистую речь.Селен был необходим для автоматизации этого процесса, так как для просмотра YouTube требуется прокрутка. Этот процесс можно увидеть в режиме реального времени на видео ниже.

Очистка видео на Youtube с использованием Selenium

Мы не очистили больше профилей, потому что было неэффективно вручную фильтровать и проверять видео на основе их включения гостевых динамиков, музыки и т. Д. Хотя учебные каналы обычно соответствуют требованиям чистоты речи, они были сильно перекошены в полу по отношению к мужчинам. Видео также может иметь различные качества звука и фонового шума.Мы решили не использовать то, что собрали для обучения нейронной сети, но решили, что они будут полезны для тестирования. YouTube остается источником аудио с большим потенциалом для сбора данных, но очень требовательным с точки зрения проверки дат и очистки.

Справочная информация

В конечном итоге все собранное аудио пришлось преобразовать в изображения спектрограммы 503×800 (x3), которые захватывали 5 секунд звука. Шаги для преобразования данных, собранных из Librivox и YouTube, немного отличались в результате различий в форматах загрузки.

Для наших различных потребностей в обработке нам очень повезло, что в нашем распоряжении были такие инструменты, как ffmpeg, sox и mp3splt, которые ускорили процесс при минимальной потере качества звука.

YoutTube Обработка аудио

После того, как ссылки на YouTube были собраны, нам повезло найти библиотеку YouTube-DL, которая позволила нам легко загружать нужные видео в формате WAV. Пытаясь преобразовать эти данные в спектрограммы, мы обнаружили, что каждый файл генерировал две спектрограммы, потому что это был стереозвук.Это основное различие, с которым мы столкнулись по сравнению с обработкой звука в LibriVox.

Таким образом, процесс может быть кратко изложен в следующих пунктах:

  1. Проверка очищенных ссылок YouTube вручную для проверки удобства использования
  2. Загрузка всех проверенных ссылок в формате WAV и автоматическая маркировка / сортировка аудио
  3. Разделение монофонических файлов WAV за 5 секунд сегменты
  4. Преобразование всех стереофонических файлов WAV в монофонический WAV
  5. Преобразование всех аудиосегментов в Spectrograms
Фазы обработки данных YouTube.

Видео обработки аудио YouTube можно увидеть ниже:

Обработка аудио LibriVox

Мы обработали аудио LibriVox с помощью одного скрипта, который поместил данные на разных уровнях обработки в разные каталоги, чтобы потенциальные будущие пользователи могли измениться. длины сегментов или типы преобразования по своему усмотрению.

Обработка может быть кратко изложена в следующих пунктах:

  1. Объединить все загруженные главы для одного динамика
  2. Обрезать объединенный звук до желаемой длины
  3. Преобразовать обрезанный звук в 16-битный моно WAV 16 кГц с помощью ffmpeg
  4. Удалите паузы дольше, чем.5 секунд
  5. Разделение файла WAV на 5-секундные сегменты
  6. Преобразование каждого сегмента в спектрограмму
Этапы обработки данных LibriVox

Наша модель

Мы создаем CNN путем изменения существующей архитектуры Cifar-10 и обучаем ее на спектрограммах из 57 уникальных динамики. Используя эту обученную нейронную сеть, мы извлекаем функции, удаляя последний полностью подключенный слой и передавая выходные данные сглаженного слоя в SVM в процессе, известном как трансферное обучение. Не было общедоступной предварительно обученной модели для классификации голоса, поэтому мы создали и обучили нашу собственную нейронную сеть.

Архитектура CNN

Зеленые слои в нашей архитектуре — это сверточные слои, тогда как синие слои максимально объединяют. Для всех сверточных слоев мы используем ядро ​​3х3. Для максимального пула мы используем пул размером 2х2. Мы используем функции активации relu между каждым уровнем и функцию активации softmax для последнего уровня. Наша функция потерь — категорическая кросс-энтропия.

Модифицированная архитектура Cifar-10

Обучение CNN

При обучении 6 разных людей нейронная сеть имеет точность 97%.У каждого из 6 человек было около часа аудио, на котором обучали CNN. После того, как мы выполнили очистку и обработку данных для большего набора данных из 162 различных динамиков, мы обучили нашу нейронную сеть на 57 различных динамиках из-за нехватки времени на обучение и хранение в AWS. Мы обучили каждый из 57 спикеров на 45 минут аудио (~ 2700 секунд). После одной эпохи наша CNN на 97% точна. CNN потребовалось около полутора часов, чтобы обучиться на ~ 24000 изображений спектрограммы.

SVM и трансферное обучение

Теперь у нас есть приличная нейронная сеть для идентификации 57 разных людей.Мы отсекаем последний слой, который является плотным слоем, классифицирующим 57 человек, и используем плоский слой для подачи в SVM. Предполагается, что SVM хорошо работают с меньшими объемами данных (по сравнению с нейронной сетью) и с большими размерами. Используя наш CNN в качестве экстрактора возможностей, мы получаем данные в ~ 400 000 измерений. Мы используем радиальную базисную функцию в качестве ядра для SVM.

Использование 35 секунд звука для тренировки на 3 разных динамиках и тестирование на 35 секундах дает точность 95%. Подавая SVM, мы видим, что с 15-секундной тренировкой для каждого из 3 разных динамиков и тестированием по 15 секунд для каждого из них, наш SVM дает точность 83%.Мы видим, что теперь мы можем выучить чей-то голос за 15–20 секунд, а не за 45 минут.

Другие примеры и результаты

Все наши примеры будут пытаться различить три новых голоса.

Когда мы впервые протестировали SVM, мы проверили его на трех устройствах YouTube с 7 образцами для каждого учебного и тестового набора. У нас была точность 95%.

Показатели соответствуют конкретному человеку. Массив в этом примере настроен так;

[Кристен Доминик, Тушар, Срирадж Равал]

Выход 0 — Кристен (женщина), 1 — Тушар (мужчина) и 2 — Срирадж (мужчина).

Мы видим здесь, что модель никогда не ошибочно классифицирует Кристен, но классифицирует Срираджа как Тушара для одного образца. Для дальнейшего тестирования мы старались свести к минимуму количество образцов для обучения примерно до 5 образцов. Количество раз, когда имя человека встречается в массиве, — это количество образцов, которое было для тестового набора.

Для тестирования нашей программы мы создали интерфейс, в котором мы записываем докладчиков и создаем набор для тестирования и обучения. Мы используем эту программу для запуска живых демонстраций и тестирования на реальных людях, а не только на чистых данных.

Кроме того, наш классификатор не зависит от языка; он может распознавать ваш голос независимо от языка. Порядок появления имени в массиве является индексом, который классификатор предсказывает как говорящий человек. Первый массив — это предсказание, а второй — истинный оратор.

Ниже приведены результаты нескольких живых испытаний нашей модели.

Делая живую демонстрацию в нашем классе, изучая голоса трех человек, двух мужчин и одной женщины, мы достигли точности 63%. Это было основано на 5 образцах для обучения и 3 образцах для тестирования.Ниже приведен пример демонстрации в классе, которую мы сделали. (0 → caramanis, 1 → dimakis, 2 → monica)

На демонстрации в прямом эфире с нашими профессорами и преподавателем со смешанным языком

Другой пример состоял из двух мужчин и одного женского голоса, где все переключались между английским и соответствующим другим иностранным языком. язык (испанский, арабский и урду). Наша модель была на 90% точной.

Демонстрация среди друзей, смешивающих английский и их родные языки

Вот еще один пример с точностью 86%.

Демонстрация среди друзей на чисто английском языке

Результаты в целом были положительными! Тестирование в группах из 3 с разными полами обычно дает точность 60–90%. Тем не менее, наша модель имеет ограничения. Производительность снижается при тестировании в группах одного пола или при увеличении размера группы. Тестирование групп однородных полов, как правило, дает точность 40–60%. Точность приближается к случайной оценке, так как размер группы превосходит 6.

Резюме

Мы хотели создать модель, позволяющую идентифицировать говорящих с помощью всего нескольких предложений обучающих данных.Мы решили подойти к этому, используя существующие архитектуры классификации изображений, представляющие аудио с использованием спектрограмм. Это включало в себя значительный компонент сбора данных, что привело нас к созданию набора данных из 162 динамиков, включающих сегментированные аудиофайлы и сегментированные спектрограммы. Мы решили использовать метод обучения с переносом, обучая производную Cifar-10 CNN и извлекая функции для подачи SVM для классификации новых докладчиков. Мы ограничили наши тренировочные данные до 20–35 секунд на человека (4–7 выборок).Этот метод принес удивительные уровни точности (60–90%) для групп из 3 с разными полами. Результаты были менее впечатляющими для групп с однородным полом, но неизменно намного лучше, чем случайные догадки.

Вклад

Следуя целям, которые мы поставили перед началом этого проекта, наша команда успешно смогла внести оригинальный вклад в эту область исследований. Нам удалось создать чрезвычайно большой набор ссылок для загрузки аудио для уникальных докладчиков в области, где отсутствие данных с открытым исходным кодом является обычным препятствием для исследовательских проектов.Опять же, этот список ссылок можно найти здесь. Кроме того, наш подход использования распознавания изображений в сочетании с обучением передачи с SVM для аудиоданных не был тщательно изучен. Мы надеемся, что наша архитектура и методы могут быть полезны для будущих исследований.

Примечание: ссылка на полный набор данных, включая аудио и спектрограммы, появится в ближайшее время…

Будущие изменения / улучшения

Многие препятствия для этого проекта состояли из временных и компьютерных ресурсов, таких как память и вычислительные мощности.Ниже приведены возможные дальнейшие шаги для нашей команды или кого-то еще, желающего улучшить то, над чем мы работали.

Первым был бы доступ к большему объему хранилища, чтобы мы могли обучить нашу нейронную сеть 4 часам аудио на человека и использовать все 162 динамика, которые мы очистили. Мы полагаем, что это сделает еще более качественный экстрактор для подачи в SVM.

Во-вторых, сделайте выбор некоторых функций, прежде чем вводить их в SVM. Даже несмотря на то, что SVM с нелинейными ядрами устойчивы к перенастройке, слишком много признаков с таким небольшим количеством образцов может привести к перенастройке, что может объяснить высокую разницу в показателях точности.Если бы у нас было больше времени, мы бы провели больше экспериментов с архитектурой нейронной сети, в частности добавив еще один плотный слой перед уровнем классификации. Это уменьшит входные данные в SVM с ~ 400 000 объектов до любого количества, которое мы установим в качестве числа узлов в новом плотном слое. Другой исследуемой архитектурой будет модель на основе VGG19.

В-третьих, было бы скрести больше динамиков. Мы можем отобрать более 6000 уникальных динамиков из LibriVox, хотя для загрузки и предварительной обработки данных требуется много времени, а объем памяти просто невероятен.Мы будем пытаться очистить около 500–1000 и использовать около 30–45 мин. аудио на человека, чтобы увидеть, как это улучшает нашу функцию экстрактора. Это заняло бы много времени на тренировки. Для справки 57 ораторов с 45 мин. аудио заняло полтора часа, чтобы тренироваться.

Стандартные обозначения МЭК


МЭК публикует серию документов и правил, регулирующих подготовку документов, чертежей и ссылок на оборудование. В зависимости от страны и отрасли люди либо знакомы с системой IEC, либо нет. Для тех, кто не знаком, поначалу это может немного смущать.

Часто, когда производство документов МЭК сравнивают с другими методами, ошибочно считается, что разница состоит из символов.Это не вариант. Система документов и ссылок МЭК — это комплексный подход, охватывающий символы, методы рисования и компоновки, ссылки на оборудование, идентификацию терминалов и сигналов, классификацию документов и организацию компьютерных данных. Это также выходит за рамки просто документации и распространяется на физические устройства и реализацию.

Я представил системы IEC для трех компаний. В каждом случае мои первоначальные попытки были встречены критикой, возражениями и убеждением, что это излишне усложняет жизнь.Тем не менее, во всех этих случаях и после нескольких проектов все члены команды высоко оценили метод IEC и не хотели возвращаться к своей старой системе. В каждом случае реализация методов, основанных на МЭК, приводит к упрощению документов (чертежей), улучшению технического содержания документов, большей согласованности между документами и сокращению времени, необходимого для подготовки документов.

Одной из областей системы МЭК, которая иногда смущает, когда люди впервые сталкиваются с ней, является формулировка условных обозначений.В этой записке дается краткий обзор и введение в систему обозначений.

Аспекты

При определении обозначений используются префиксные аспекты:

Префикс Аспект
= Функция — что делает продукт
Продукт — (как построен объект
+ Местоположение — где находится объект

Префикс используется для построения одноуровневых обозначений
, которые должны состоять из следующего:

  • буква код;
  • буквенный код, за которым следует номер
  • a номер

Система МЭК позволяет указывать элементы чертежа и продукты в функциональном аспекте, в зависимости от продукта или местоположения, или в некоторой комбинации двух или более аспектов.Все еще звучит немного запутанно? Надеюсь и пример облегчит понимание.

Применение по примеру

МЭК достаточно открыто рассказывает о том, как вы применяете ссылочные обозначения для проектов и организаций. Каждый проект или организация, как правило, уникальны, поэтому в этом есть какой-то смысл. Для некоторых недавних проектов мы привыкли к применению системы условных обозначений, которая работает достаточно хорошо. Подход заключается в обеспечении того, чтобы полное ссылочное обозначение (номер метки) для каждого элемента оборудования имело функциональную часть и часть продукта.Аспект местоположения считается необязательным и только при необходимости. Некоторые примеры:

Функциональный аспект [=]

Для функционального аспекта мы используем вариацию принципов, изложенных в МЭК 61346-2. Например, мы используем = N для питания 400 В, если есть два независимых источника питания, которые мы можем использовать = N1 и = N2 и т. Д.

Код Определение Примеры
H Установки для 30 кВ… <45 кВ
J Установки для 20 кВ … <30 кВ
K Установки для 10 кВ … <20 кВ
L Установки для 6 кВ … <10 кВ
М Установки для 1 кВ… <6 кВ
N Установки <1 кВ
P Выравнивание потенциалов Защита заземления
Молниезащита
В Хранение материальных ценностей Топливо Масло
X Вспомогательное назначение вне основного процесса

Сигнализация, система часов
Установка освещения
Распределение электроэнергии
Система противопожарной защиты
Система безопасности

Y Коммуникационные и информационные задачи Компьютер сети
Телефонная система
Система видеонаблюдения стержень
Антенная система

Аспект продукта [-]

Аспект продукта соответствует кодовым буквам IEC 81346-2 — более подробное объяснение см. далее в примечании.Типичные кодовые буквы включают Q для автоматических выключателей, T для трансформаторов, A для сборочных единиц (распределительных щитов) и т. Д. Более подробно это указано в МЭК 60617 для каждого типа устройства.

Обычно мы нумеруем каждый продукт в соответствии с проектом (т.е. -Q1, -Q2, -Q3 и т. Д.). К распределительным щитам (сборкам) мы относимся немного иначе, как показано в таблице ниже. Это делает ссылочное обозначение более значимым, не усложняя реализацию.

Код Описание
-A0xx Главные распределительные щиты
-A1xxx Вспомогательные распределительные щиты (MCCB)
-A2xxx Центры управления двигателями
A3xxx Панель местного управления двигателем
-A4xxx не используется
-A5xxx не используется
-A6xxx Распределительные щиты (MCB)

«xxx» представляет собой необязательный номер.

Изначально мы пытались исправить ‘xxx’ в разных проектах, чтобы иметь некоторое полезное значение. Это не сработало хорошо, поэтому в основном мы распределяем числа логически в зависимости от проекта и расположения систем.

Аспект местоположения [+]

Мы оставляем функцию без ограничений. Как правило, мы находим, что нам не нужно использовать местоположение, поскольку это имеет тенденцию быть очевидным из контекста документа или чертежей. Если нам нужно использовать, мы определим логический набор мест для проекта.Обычно это могут быть такие вещи, как + L23 (уровень 23), + Z01 (зона 1) и т. Д.

Иерархия


Пример условного обозначения

Структурирование МЭК является иерархическим по своей природе. Например, если switchboard = N-A1 содержит выключатель -Q1, тогда полное обозначение выключателя будет = N1-A1-Q1 (или, проще говоря, = N-A1Q1). Если тот же автоматический выключатель содержит реле -K12, полное задание будет = N-A1Q1K12. Это дополнительно проиллюстрировано на изображении.Эта особенность системы позволяет легко пронумеровать нумерацию всего и обеспечивает большую общность на чертежах.

Примеры проектов

Еще несколько примеров обозначений из нашего текущего проекта:

  • = J03-Q0, = J03-T1
  • = N1-A01, = N1-Q1, = N1-A614
  • = N1-A104W614
  • = N1-G1

МЭК 81346-2 Классификация объектов

МЭК 81346-2 «Промышленные системы, установки и оборудование, промышленные продукты. Принципы структурирования и условные обозначения. Часть 2. Классификация объектов и кодов для классов «

МЭК 81346-2″, опубликованных совместно МЭК и ИСО, определяются классы и подклассы объектов на основе представления объектов, связанного с назначением или задачей, вместе с соответствующими буквенными кодами, которые будут использоваться в ссылочных обозначениях.Классификация применима для объектов во всех технических областях, например, электрическое, механическое и гражданское строительство, а также все отрасли промышленности, например, энергетика, химическая промышленность, строительные технологии, судостроение и морские технологии, и могут быть использованы всеми техническими дисциплинами в любом процессе проектирования.

Буквенные коды

Буквенные коды позволяют классифицировать объекты. Новые буквенные коды, которые являются общими для всех отраслей техники, применяются в таблице 1 МЭК 81346-2.

Всего существует 18 классов, обозначенных следующими буквенными кодами:

A — Две или более целей или задач

B — Преобразование входной переменной в сигнал для дальнейшей обработки

C — Хранение энергии, информации или материал

E — Обеспечение лучистой или тепловой энергии

F — Прямая защита от опасных или нежелательных условий

G — Инициирование потока энергии или материала

H — Производство нового вида материала или продукта

K — Обработка сигналы или информация

M — обеспечение механической энергией для целей вождения

P — представление информации

Q — контролируемое переключение или изменение потока энергии, сигналов или материала

R — ограничение или стабилизация движения или потока энергии , информация или материал

S — Преобразование ручной операции в сигнал для дальнейшего обработка

T — преобразование энергии с сохранением вида энергии

U — удержание объектов в определенном положении

V — обработка (обработка) материала или продуктов

W — направление или транспортировка из одного места в другое

X — Соединение объектов

Резюме

Выше приведено очень краткое введение в систему обозначений МЭК.Это непростая тема для краткого освещения, и лучше понять ее, работая с системой и просматривая примеры из жизни. Применительно к проектам это попадает в контекст, и все начинает иметь смысл.

Стандарты, связанные с МЭК

  • Обозначение
    • МЭК 81346: Принципы структурирования и условные обозначения
    • МЭК 61175: Обозначение сигналов
    • МЭК 61666: Идентификация клемм в системе
  • Символы
    • МЭК 60617: Графические символы для диаграмм — поддерживается в качестве базы данных
    • ISO 81714: разработка графических символов
    • ISO 14617: графические символы для диаграмм
  • Правила документации
    • IEC 61355: классификация и обозначение документов
    • IEC 62023: структурирование технической информации и документация
    • МЭК 82045: Управление документами
  • Подготовка документов
    • МЭК 60848: Подготовка последовательных функциональных схем
    • МЭК 61082: доля документов, используемых в электротехнике — ключевой документ для чертежей
    • МЭК 62027: подготовка списков деталей
    • МЭК 62079: подготовка инструкций
  • Организация данных
    • МЭК 82045: метаданные
    • МЭК 61360 Данные типы элементов
    • ISO 10303: модель данных шага
,
Кто говорит? : Диаризация динамика с помощью Watson Speech-to-Text API

Кто говорит? : Диаризация динамика с помощью Watson Speech-to-Text API

Различить двух говорящих в разговоре довольно сложно, особенно если вы слышите их виртуально или впервые. То же самое может быть в случае, когда несколько голосов взаимодействуют с системами AI / Cognitive, виртуальными помощниками и домашними помощниками, такими как Alexa или Google Home.Чтобы преодолеть это, Watson Speech To Text API был улучшен для поддержки диаризации в реальном времени.

logo

После создания популярного чат-бота с использованием сервисов Watson, есть пара запросов на включение настроек SpeakerLabels в наш пример кода.

Итак, что такое диаризация динамика?

Диаризация динамика (или диаризация ) — это процесс разделения входного аудиопотока на однородные сегменты в соответствии с идентификацией динамика.Он может улучшить читаемость автоматической транскрипции речи, структурируя аудиопоток в повороты динамика и, при использовании вместе с системами распознавания речи, обеспечивая истинную идентичность динамика.

So, What is Speaker Diarization?

Почему спикер диаризация?

Диаризация в режиме реального времени — это необходимость, о которой мы слышали от многих компаний по всему миру, которые полагаются на расшифровку томов голосовых разговоров, собираемых каждый день. Представьте, что вы управляете колл-центром и регулярно принимаете меры, когда происходят разговоры с клиентами и агентами. Могут возникнуть проблемы, такие как предоставление справки по продукту, оповещение руководителя о негативной обратной связи или пометка звонков на основе рекламных акций клиентов.До сегодняшнего дня звонки обычно транскрибировались и анализировались после их завершения. Теперь функция диаризации динамиков Watson обеспечивает немедленный доступ к этим данным.

Чтобы испытать диаризацию динамика через API преобразования речи в текст Watson в IBM Bluemix, перейдите к этой демонстрации и щелкните, чтобы воспроизвести образец звука 1 или 2. Если вы проверите входной JSON, в частности строку 20 ниже; мы устанавливаем необязательный параметр «speaker_labels» в значение true. Это помогает нам различать ораторов в разговоре.

 {
"непрерывный": правда,
"метки времени": правда,
"content-type": "audio / wav",
"interim_results": правда,
"ключевые слова": [
"IBM",
"Восхищаются",
"AI",
"преобразование",
"Познавательный",
"Искусственный интеллект",
"Данные",
"Предсказать",
«Учиться»
],
"keys_threshold": 0.01,
"word_alternatives_threshold": 0,01,
"smart_formatting": правда,
"speaker_labels": правда,
"действие": "начало"
}

Часть выходного JSON после преобразования речи в текст в реальном времени:

 {
....
"доверие": 0,927,
"расшифровка": "Большое спасибо, что пришли, Дэйв, хорошо, что вы здесь."
}
],
"финал": правда,
"спикер": 0
}

Вы можете видеть, что метка динамика назначается каждому оратору в разговоре.

Шаги для включения диаризации динамика

  • Функция преобразования текста в текст Watson доступна в качестве службы на облачной платформе IBM Bluemix от IBM. Создайте новый сервис для использования вашего приложения.

  • Если вы используете подход Rest API, не забудьте включить необязательный параметр speaker_labels: true в ваш запрос JSON.

  • На основе языка программирования, на котором создано ваше приложение, используйте любой из простых в использовании SDK, доступных в Watson Developer Cloud, от Python, Node, Java, Swift и т. Д.

См. Пример кода chatbot-watson-android, чтобы получить представление о том, как включить или добавить диаризацию динамиков в существующее приложение для Android. Точно так же вы можете использовать другие SDK для достижения диаризации динамика.

Примечание. Метки динамиков не включены по умолчанию. Проверьте ToDos в коде, чтобы раскомментировать.

Варианты использования

От интеграции в чат-ботов до взаимодействия с домашними помощниками, такими как Alexa, Google Home и т. Д .; от колл-центров до медицинских услуг, возможности безграничны.

Для ознакомления с примерами и учебными пособиями по Bluemix посетите нашу страницу Bluemix github.

,

% PDF-1,7 % 1 0 объектов > endobj 2 0 объектов > поток

  • EL4
  • endstream endobj 3 0 объектов > endobj 4 0 объектов > endobj 5 0 объектов > endobj 6 0 объектов > endobj 7 0 объектов > endobj 8 0 объектов > endobj 9 0 объектов > endobj 10 0 объектов > endobj 11 0 объектов > endobj 12 0 объектов > endobj 13 0 объектов > endobj 14 0 объектов > endobj 15 0 объектов > endobj 16 0 объектов > endobj 17 0 объектов > endobj 18 0 объектов > endobj 19 0 объектов > endobj 20 0 объектов > endobj 21 0 объектов > endobj 22 0 объекта > endobj 23 0 объектов > endobj 24 0 объектов > endobj 25 0 объектов > endobj 26 0 объектов > endobj 27 0 объектов > endobj 28 0 объектов > endobj 29 0 объектов > endobj 30 0 объектов > endobj 31 0 объектов > endobj 32 0 объекта > endobj 33 0 объектов > endobj 34 0 объектов > endobj 35 0 объектов > endobj 36 0 объектов > endobj 37 0 объектов > endobj 38 0 объектов > endobj 39 0 объектов > endobj 40 0 объектов > endobj 41 0 объектов > endobj 42 0 объектов > endobj 43 0 объектов > endobj 44 0 объектов > endobj 45 0 объектов > endobj 46 0 объектов > endobj 47 0 объектов > endobj 48 0 объектов > endobj 49 0 объектов > endobj 50 0 объектов > endobj 51 0 объектов > endobj 52 0 объектов > endobj 53 0 объектов > endobj 54 0 объектов > endobj 55 0 объектов > endobj 56 0 объектов > endobj 57 0 объектов > endobj 58 0 объектов > endobj 61 0 объектов > / ProcSet [/ PDF / Текст] / ExtGState >>> endobj 60 0 объектов > поток hZr8} WzLxɛ.õ-e $ z.LM) p & UTʿ_IPWIͤjD [

    .
    Опубликовано в категории: Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *