משתמש:עשו/שפופרת רמקול
שפופרת רמקול (באנגלית: horn loudspeaker) היא רכיב במערכת האקוסטית הנלווית לרמקול שמשמש כשפופרת אקוסטית המשפרת את הנצילות הכוללת של מערכת הרמקול. צורה נפוצה של שפופרת רמקול מורכבת מאלמנט חשמלי אשר מפיק רעידות מכניות חזקות בדיפאגרמה מתכתית קטנה בעזרת אלקטרומגנט, אליה מצומדת השפופרת, מעיין נחיר שמוליך את גלי הקול לאוויר הפתוח. צורה נפוצה אחרת של שפופרת רמקול מורכבת מרמקול המוצב במעטפת רמקול (loudspeaker enclosure) אשר מחולקת לחלוקות פנימיות על ידי משטחים פנימיים - במעיין עיצוב דמוי זיגזג אשר מתפקד כשפופרת; עיצוב זה מאפשר להקטין משמעותית את אורך השפופרת. תפקיד השפופרת הוא להגביר את הצימוד בין האלמנט החשמלי המחולל את גלי הקול והאוויר. ניתן לחשוב על השפופרת כעל "שנאי אקוסטי" שמספק תיאום עכבות בין החומר הצפוף של הדיפאגרמה והאוויר הצפוף הרבה פחות; הוא מתווך בין גלי הקול (ויברציות מכניות) בדיפאגרמה לגלי הקול באוויר. אלמלא רכיב זה, רק שבריר מההספק החשמלי שצורך הרמקול היה מוקרן כאנרגיה אקוסטית, והתוצאה של השימוש בו היא תפוקה אקוסטית גבוהה בהרבה מרמקול נתון.
החלק הצר של השפופרת בסמוך לרמקול נקרא "הצוואר" והחלק הרחב המרוחק נקרא ה-"לוע" של השפופרת. הכיסוי הזוויתי (תבנית הקרינה) של השפופרת נקבע על ידי הצורה והגודל של השפופרת. שלא כמו שפופרות חרוטיות, שפופרות רמקול הן בדרך כלל בעלי צורות מלבניות, כאשר הרוחב מותאם לזווית הכיסוי האופקית הרצויה והגובה מותאם לזווית הכיסוי האנכית הרצויה. בעיה משמעותית של שפופרות רמקול היא שתבנית הקרינה משתנה עם התדירות; גלי קול בתדירות גבוהה נוטים להיות משודרים באלומות צרות עם ביצועי כיסוי זוויתי ירודים.
עקרונות פעולה
[עריכת קוד מקור | עריכה]
החלק בעל שטח החתך הקטן של הצוואר מגביל את הכניסה והיציאה של האוויר דרכו, וכך מגדיל פי כמה מונים את העכבה האקוסטית של האוויר ש"מרגיש" האלמנט מחולל גלי הקול (הדיפאגרמה). זה מאפשר למחולל הגלים לפתח לחץ גבוה יותר בעבור הסטה נתונה. במילים אחרות, זה "מאמץ" את מחולל הגלים יותר, וגורם ליותר אנרגיה להפוך לאנרגיה אקוסטית במקום לאנרגיה מבוזבזת של רעידות מכניות של הדיאגרמה אשר בסופו של דבר ישככו ויהפכו לחום.
שפופרות רמקול מודרניות בדרך כלל מעוצבות בצורה חרוטית, אקספוננציאלית או בצורת גוף סיבוב של עקום הטרקטריקס (tractrix). באופן גס, ככל שהשפופרת מתרחבת באופן איטי ומתון יותר, אז התדרים שהיא משמיעה באופן איכותי נמוכים יותר והקול שהיא משמיעה "עמוק" יותר (זאת בעבור אורך נתון של שפופרת). למשל, שפופרת עם קצב גידול שטח חתך של 30% לרגל תאפשר הפקה איכותית של תדירויות עד לגבול תחתון של 30Hz; שפופרת בעלת קצב גידול גבוה פי 10 הינה שפופרת שמיועדת לתדרים בינוניים; שפופרת בעלת קצב גידול גבוה פי 100 מיועדת לתדרים גבוהים.
עיצובים שונים של שפופרות
[עריכת קוד מקור | עריכה]חרוט
[עריכת קוד מקור | עריכה]
השפופרת החרוטית היא העתיקה והפשוטה ביותר, וכמו המגפון, היא עדיין בשימוש בקרב מעודדות ומצילים כמגבר פסיבי של הקול שלהם. בגלל שצורת החרוט מתארת חלק מהכדור של הקול המוקרן, חרוטים לא גורמים לשום עיוות בפאזה או באמפליטודה של חזית הגל. עובדה זאת פועלת כמגרעת של השפופרת החרוטית, שכן אם מתייחסים לחזית הגל המישורית שבצוואר שלה כמקור קול נקודתי (הנחה נכונה בעבור תדרים נמוכים), אז מקבלים שהשפופרת כמעט ולא מגבירה את הכיווניות של אלומת הקול, כך שהיא מממשת רק את התפקיד הראשון של שפופרת הרמקול (לשמש כמגבר של הקול). לפיכך, השפופרת החרוטית לא מרחיבה מספיק את גבול התדרים הנמוכים לצרכים מודרניים, והתפוקה האנרגטית שלה בנתח המרחב הרצוי נמוכה באופן מובהק מהדרוש בשתי האוקטבות התחתונות של טווח התדירויות הנדרש מהשפופרת החרוטית.
טרקטריקס
[עריכת קוד מקור | עריכה]שפופרת טרקטריקס היא שפופרת המהווה גוף סיבוב של עקום הטרקטריקס (Tractrix). עקום הטרקטריקס מוגדר באמצעות נוסחה המניחה כי אורך המשיק לעקום בין כל נקודה עליו לנקודת החיתוך של אותו משיק עם האסימפטוטה (ציר השפופרת) של העקום הוא זהה. בלוע, הקו המשיק לעקום הופך מאונך לציר ומתאר את רדיוס הלוע. הקונספט הזה נחקר לראשונה על ידי Paul G.A.H. Voigt באמצע שנות ה-1920, שרשם עליו פטנט ב-1927. הרעיון המרכזי מאחורי השימוש בשופר כזה הוא לייצר חזיתות גלים כדוריות ששומרות על עקמומיות ורדיוס זהים במהלך התקדמותן; הרדיוס הקבוע של חזית הגל הוא הפרמטר המגדיר את הטרקטריקס, והוא שווה לרדיוס הלוע של השפופרת. בעיצובים אחרים לעומת זאת, חזיתות הגלים משנות את העקמומיות שלהן במהלך התקדמותן; למשל בעיצוב החרוטי, שם חזיתות הגל הן כדוריות, אך בעלות רדיוס עקמומיות משתנה.