Thiết kế loa

  • Số trang: 112 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 152 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

Thiết kế loa
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com LỜI CÁM ƠN Qua quá trình học tập tại trường, em đã có kiến thức cơ bản về lý thuyết và kinh nghiệm thực tế chuyên ngành và cả về tác phong làm việc. Đây là những hành trang kiến thức quý giá giúp em vững tin hơn trong công việc chuyên môn ở tương lai Em kính gửi lời cám ơn chân thành nhất đến các Thầy, Cô khoa MTCN nói riêng, trong trường Đại Học Hồng Bàng nói chung. Em có được kiến thức cơ bản về lý thuyết cùng với kinh nghiệm thực tế hôm nay là nhờ sự dạy dỗ, truyền đạt nhiệt tình của các Thầy Cô Một lần nữa em xin cám ơn sự nhiệt tình,các ý kiến đóng góp hướng dẫn sâu sắc và tình cảm gần gủi của các Thầy Cô. Với kinh nghiệm còn ít ỏi và thời gian có hạn nên còn nhiều thiếu sót. Mong sự chỉ bảo và hướng dẫn của Thầy để em được hoàn thiện hơn. Em chân thành cám ơn! SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Nhận Xét Của Giáo Viên  ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Nhận Xét Của Giáo Viên  ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 3 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Mục lục  Lời cảm ơn.....................................................................................................1 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.................................................................2 A.1.1 Giới thiệu đề tài....................................................................................5 A.1.2 Âm học.................................................................................................6 A.1.3 Định nghĩa – phân loại – nguyên lý hoạt động của Loa .....................21 A.1.3.1 Một số loại Loa.................................................................................25 A.1.3.2 Một số mẫu thiết kế loa.....................................................................29 ........................................................................................................................ B.1.1 Ý tưởng thiết kế loa..............................................................................51 B.1.2 Phân tích đề tài và nhiệm vụ thiết kế...................................................51 B.1.3 Xắp xếp công việc và quy trình làm sản phẩm mẫu.............................93 B.1.4 Tiến hành công việc............................................................................. B.1.5 Phương án màu.....................................................................................98 ......................................................................................................................... SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com A.1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Âm thanh là một phần không thể thiếu trong cuộc sống nó là tín hiệu giao tiếp giữa con người với thế giới xung quanh, Để thuận lợi cho việc phát ra âm thanh con người đả sáng chế ra Loa là thiết bị có thể phục vụ cho mọi nhu cầu phát thanh : tin tức , nhạc, thông tin công cộng, tín hiệu, … Sự phát triển của nghành công nghiệp âm thanh để phục phụ cho cuộc sống đòi hỏi sản phẩm Loa ngày càng phải có chất lượng âm thanh tốt, bền và đẹp. Rất nhiều hãng chế tạo và sản xuất Loa đã ra đời , nhờ khoa học kỹ thuật phát triển chất lượng âm thanh ngày càng tốt . lúc này thị trường đòi hỏi sự đa dạng về mẫu mã sản phẩm. Là một sinh viên nghành tạo dáng công nghiệp với những kiến thức và kỹ năng đã thu thập được em mong muốn được góp sức mình tạo ra thêm một sản phẩm Loa có tính thẩm mỹ - thân thiện với người sử dụng. Góp phần làm phong phú thêm sự lụa chọn cho người tiêu dùng đồng thời khẳng dịnh thêm vè mặt kiểu dáng cho nhà sản xuất. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com A1.2 Âm học Khái niệm Khi ta gõ trống, gảy đàn, thổi sáo hay mở miệng ra nói chuyện, tai ta sẽ nghe và cảm nhận được âm thanh phát ra. Vật tạo ra âm thanh được gọi là nguồn phát âm, hay nguồn âm. Âm thanh (sound) là dao động cơ lan truyền trong môi trường và tai ta cảm nhận được. Âm thanh nói riêng và các dao động cơ nói chung không lan truyền qua chân không vì không có gì để truyền sóng. Âm thanh là phương tiện trao đổi thông tin, liên lạc với nhau (communication media) phổ biến nhất của con người, bên cạnh phương tiện hình ảnh. Như vậy nghiên cứu âm thanh có hai mặt: Đặc trưng vật lý (lý tính) và đặc trưng sinh học. • • • • Vật lý khách quan: nguồn tạo ra âm thanh, tính chất lan truyền, đặc tính âm thanh... Kiểu sóng: Trong không khí, âm thanh là dao động sóng dọc, nghĩa là dao động truyền đi do sự giãn nở của không khí. Các tính chất vật lý của sóng âm thanh khi lan truyền: phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ. Vận tốc lan truyền âm thanh: thay đổi theo môi trường, nhiệt độ, áp suất ... Trong không khí, nhiệt độ 20oC, ở độ cao mặt nước biển thì vận tốc lan truyền âm thanh là 343m/s, tương đương 1235 Km/h. Đặc tính sinh học của âm thanh: độ to tỉ lệ với logarit của cường độ âm thanh, ngưỡng đau tai, dải tần số nghe được và không nghe được (siêu âm, hạ âm)... và âm sắc Biểu diễn tín hiệu âm thanh theo thời gian và theo tần số Thông thường người ta dùng hàm toán học x(t) để biểu diễn tín hiệu âm thanh. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com t: thời gian. x là biên độ biến thiên hay có sách gọi là ly dộ. Như vậy ta có thể biểu diễn x(t) bằng đồ thị theo thời gian. Giả sử x(t) = A.sinΩot= A.sin 2πFot. Phổ tín hiệu là cách biểu diễn các thành phần cấu tạo nên x(t) theo tần số. Với tín hiệu sin nói trên, đồ thị phổ là một vạch có cao độ là A tại điểm tần số Fo. Ta nói đó là phổ vạch. Sau này chúng ta học chuỗi Fourier của x(t) tuần hoàn sẽ thấy đó chính là Phổ vạch. Trong thực tế với x(t) bất kỳ, ngẫu nhiên, không tuần hoàn, người ta sẽ dùng tích phân Fourier để tính toán Phổ tín hiệu. Khi đó ta có Phổ liên tục X(Ω). Phổ tín hiệu không phải là gì mới mẻ. Trong thực tế chúng ta đã bắt gặp nhiều nhưng ít để ý: 1. Quang phổ: là phổ ánh sáng. Khi cho ánh sáng qua lăng kính, ta thu được quang phổ, bao gồm nhiều mầu đơn sắc khác nhau. Như vậy ánh sáng trắng là SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com do nhiều ánh sáng có mầu khác nhau tổ hợp lại thành. Quang phổ là phổ liên tục. Ánh sáng đơn sắc (của một mầu nào đó) tương ứng với 1 tần số nhất định. 2. Khi nghe nhạc trên các máy nghe, trên máy tính dùng phần mềm, ta đều thấy Phổ âm thanh, là đồ thị theo tần số. Mỗi khi nhạc thay đổi, đồ thị phổ thay đổi. Khi tiếng trống nổi lên, các vạch bên trái vọt lên, thể hiện tiếng trống là tiếng có tần số thấp, hay tiếng trầm. Lưu ý quan trọng: Khi nghiên cứu âm thanh hay dao động sóng nói chung, người ta thường giả định dùng một sóng đơn (tức sóng có 1 tần số nhất định). Trong khi thực tế, âm thanh hay sóng nào đó như sóng ánh sáng là sóng bao gồm nhiều tần số khác nhau. Từ đó mới phát sinh ra khái niệm dải tần, phổ tín hiệu. Các Loại Âm Thanh Những dao động cơ mà con người nghe được gọi âm thanh (sound). Âm thanh có thể biểu diễn theo thời gian, song cũng có thể biểu diễn theo tần số do có thể phân tích một tín hiệu âm thanh thành tổ hợp các thành phần tần số khác nhau (Chuỗi Fourier, tích phân Fourier). Hoặc nói một cách đơn giản thực tiễn hơn, một âm thanh có thể là tổ hợp từ nhiều đơn âm, từ nhiều nhạc cụ, mà mỗi cái có một tần số dao động nhất định. Dải tần số nghe được là từ 20 Hz - 20000 Hz. Siêu âm là âm dao động ngoài 20000 Hz. Hạ âm là các âm dao động dưới 20 Hz. Tai người không nghe được siêu âm và hạ âm. • Tiếng nói (voice, speech) là âm thanh phát ra từ miệng người, được truyền đi trong không khí đến tai người nghe . Dải tần số của tiếng nói đủ nghe rõ là từ 300 Hz đến 3500 Hz, là dải tần tiêu chuẩn áp dụng cho điện thoại. Còn dải tần tiếng nói có chất lượng cao có thể là từ 200 Hz-7000 Hz, áp dụng cho các ampli hội trường. • Âm nhạc (music) là âm thanh phát ra từ các nhạc cụ. Dải tần số của âm nhạc là từ 20 Hz đến 15000 Hz. • Tiếng kêu là âm thanh phát ra từ mồm động vật. Tiếng của Cá Heo (dolphins) là một loại âm thanh trong dảy tần số 1-164 kHz, của Con Dơi (bats) 20 - 115 kHz, của Cá Voi (whale) 30-8000 Hz. (Cần xác minh lại số liệu). SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com • Tiếng động là âm thanh phát ra từ sự va chạm giữa các vật. Thí dụ tiếng va chạm của 2 cái cốc, tiếng va chạm của cánh cửa, tiếng sách rơi. • Tiếng ồn (noise) là những âm không mong muốn. Nhìn chung lại, xét về phương diện tín hiệu và sự cảm thụ của tai người, có hai loại âm: • • tuần hoàn bao gồm tiếng nói, âm nhạc... không tuần hoàn như tín hiệu tạp nhiễu, một số phụ âm tắc xát như sh, s. Đơn vị đo âm thanh Người ta thấy rằng con người cảm nhận độ to của âm thanh không tỉ lệ thuận với cường độ âm thanh mà theo hàm số mũ. Bel = 10lg P2/P1. (Phát âm là Ben) decibel = 20lg I2/I1 (Phát âm là Đề xi ben) Trước mắt có thể tham khảo Decibel bên trang tiếng Anh. Phân tích thực nghiệm tín hiệu tiếng nói và nốt nhạc Sau đây là hình tín hiệu thu được qua microphone vào máy tính của nguyên âm A của tác giả SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 9 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com và phổ của tín hiệu này (Lưu ý: trục hoành là trục tần số). Trục đo tần số là 10.000Hz. Nhìn vào hình vẽ tín hiệu, ta thấy rõ nguyên âm A là một hàm tuần hoàn, chu kì To xấp xỉ = 10ms, Fo=100 Hz. Song bên trong một chu kì To, ta vẫn nhìn thấy dao động ở tần số cao hơn. Nhìn vào đồ thị phổ tín hiệu, ta thấy phổ vạch, khoảng cách giữa hai vạch bằng Fo=1/To. Bên cạnh đó bạn có thể nhìn thấy các đỉnh cộng hưởng, các formants. Qua đồ thị phổ tín hiệu nguyên âm A, ta cũng còn thấy rõ dải phổ tín hiệu không vượt quá 4000 Hz, tức là ngoài 4000 Hz, năng lượng được coi bằng 0. Nếu đo phổ với trục đo tần số tập trung vào khoảng 0-5.000Hz, ta sẽ thấy rõ hơn các vạch phổ rời rạc, cách nhau Fo. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Và tín hiệu của một nốt nhạc violon: và phổ của tín hiệu này. Phân tích và nhận xét: Tín hiệu nhạc cũng có dạng tuần hoàn, chu kỳ To=1,65 ms, Fo=609 Hz. Đồ thị phổ thể hiện rất rõ phổ vạch, với vạch cơ bản và các hoạ âm (các tần số hài). Phổ vạch nói lên tín hiệu nốt nhạc này được tổ hợp từ nhiều tín hiệu điều hoà có tần số là Fo, 2Fo, 3Fo... Mỗi vạch tương ứng với một dao động điều hoà nhất định. Tiếng sáo và phổ của nó. Ta thấy tần số dao động cơ bản rất rõ và nổi trội hơn các hoạ âm, hay các tần số hài, nghĩa là âm này mang tính đơn âm khá rõ. Một nhận xét nữa là các hài bậc chẵn khá nhỏ. Bạn hãy giải thích tại sao sau khi đọc sách giáo khoa vật lý. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 11 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Tiếng trống cơm và phổ của nó. Ta thấy tần số dao động cơ bản rất rõ. Nghĩa là khá đơn âm. Fo cỡ khoảng 200 Hz, To cỡ khoảng 5 ms. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 12 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Tiếng nói Tiếng nói là âm thanh phát ra từ miệng (người). Nghiên cứu tiếng nói gồm: Bộ máy phát âm của con người. Thụ cảm âm thanh của tai người. Phân loại tiếng nói. Bộ máy phát âm của con người gồm: • Phổi đóng vai trò là cái bơm không khí, tạo năng lượng hình thành âm. • Đôi dây thanh (vocal fold, vocal cord)là hai cơ thịt ở trong cuống họng, có hai đầu dính nhau, còn hai đầu dao động với tần số cơ bản là Fo, tiếng Anh gọi là pitch, fundamental frequency. Fo của nam giới nằm trong khoảng 100-200 Hz, của nữ giới là 300-400 Hz, của trẻ em là 500-600 Hz. Hình ảnh đôi dây thanh ở vị trí đóng lại và vị trí mở ra: • SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 13 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com • Thanh quản và vòm miệng: đóng vai như là hốc cộng hưởng, tạo ra sự phân biệt tần số khi tín hiệu dao động từ đôi dây thanh phát ra. Đáp ứng tần số của hốc công hưởng này có nhiều đỉnh cộng hưởng khác nhau được gọi là các formant. • Miệng đóng vai trò phát tán âm thanh ra ngoài. • Lưỡi thay đổi để tạo ra tần số formant khác nhau. • Các âm khác nhau là do vị trí tương đối của formants. Phân loại tiếng nói theo thanh: • • Âm hữu thanh (voiced, tiếng Pháp là voisé) là âm khi phát ra có sự dao động của đôi dây thanh, nên nó tuần hoàn với tần số Fo. Vì vậy phổ của nguyên âm là phổ vạch, khoảng cách giữa các vạch bằng chính Fo. Âm vô thanh (unvoiced, tiếng Pháp là non voisé) phát ra khi đôi dây thanh không dao động. Thí dụ phần cuối của phát âm English, chữ sh cho ra âm xát. Phổ tín hiệu có dạng là nhiễu trắng, phổ phân bổ đều. Phân loại tiếng nói: • • Nguyên âm (vowel) là âm phát ra có thể kéo dài. Tất cả nguyên âm đều là âm hữu thanh, nghĩa là tuần hoàn và khá ổn định trong một đoạn thời gian vài chục ms. Phụ âm (consonant) là âm chỉ phát ra một nhát, không kéo dài được. Có phụ âm hữu thanh và phụ âm vô thanh. Thanh điệu của tiếng Việt tương ứng với các dấu: không dấu, huyền, hỏi, ngã, sắc, nặng khi viết. Phân tích máy móc cho thấy thanh điệu là sự thay đổi Fo, tần số cơ bản pitch, trong quá trình phát âm các nguyên âm và tai người cảm nhận được. Tiếng Việt có 6 thanh thể hiện sự phong phú và độc đáo, trong khi tiếng Trung quốc có 4 thanh. Tuy nhiên cư dân một số vùng ở Việt Nam có thể không phân biệt dấu ? và dấu ~ nên hay viết sai chính tả. Giọng bổng (high voiced pitch, hay high pitched) hay giọng trầm (low voiced pitch) là Fo cao hay thấp. Như vậy Fo đóng vai trò rất quan trọng trong cảm nhận, trong thụ cảm âm thanh của con người. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 14 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Tiếng bổng hay tiếng trầm tương ứng với dải tần số cao hay thấp. Trong thợc tế người ta dùng loa trầm là loa loa bass hay loa sub woofer, loa tép hay loa bổng tương ứng với loa thích ứng phát các âm trong vùng tần số cao, treble. Ứng dụng của siêu âm: Sóng siêu âm có đặc điểm là ít suy giảm dưới nước. • Sonar: là thiết bị truyền tin, liên lạc dưới biển, sử dụng sóng siêu âm. Sóng siêu âm được dùng để làm sạch trong môi trường nước. - Máy dò y tế: Máy quét thai nhi, máy quét tim... - Máy dò cá, máy đo độ sâu. 1. Sóng âm và cảm giác âm Lấy một lá thép mỏng đàn hồi dài và hẹp kẹp chặt đầu dưới của nó (h. 2.3a). Dùng tay gẩy nhẹ đầu kia, mắt ta thấy lá kim loại dao động. Hạ dần đầu dưới của kim loại dao độn. Hạ dần đầu dưới của nó xuống để phần dao động của lá ngắn bớt đi (h. 2.3b), lại dùng tay gẩy nhẹ đầu trên, mắt ta thấy nó dao động với tần số lớn hơn trước. Khi phần trên của lá đã ngắn tới một mức độ nào đó (tức là tần số dao động đã lớn tới một giá trị nào đó), tai ta bắt đầu nghe thấy một tiếng vu vu nhẹ: nó bắt đầu phát ra âm thanh. Như vậy sự dao động của lá thép lúc phát ra âm thanh, và có lúc không phát ra âm thanh. Hiện tượng đó được giải thích như sau. Khi lá thép dao động về một phía nào đó, nó làm cho lớp không khí ở liền trước nó bị nén lại, và lớp không khí ở liền sau nó giãn ra. Sự nén và giãn của không khí như vậy lặp lại một cách tuần hoàn, tạo ra trong không khí một sóng cơ học dọc có tần số bằng tần số dao động của lá kim loại. Sóng trong không khí truyền tới tai ta, nén vào màng nhĩ, làm cho màng nhĩ cũng dao động với tần số đó, và có khả năng tạo ra cảm giác âm thanh trong tai ta khi tần số sóng đạt tới một độ lớn nhất định. Tai con người chỉ cảm thụ được những dao động có tần số từ khoảng [ đến khoảng . Những dao động trong miền tần số gọi là dao động âm, những sóng có tần số trong miền đó gọi là sóng âm, gọi tắt là âm. Môn khoa học nghiên cứuvề các âm thanh gọi là âm học. Sóng âm truyền được trong mọi chất rắn, lỏng và khí. Khi áp tai trên mặt đất, với thói quen, ta có thể nghe được tiếng đoàn ngựa phi, hoặc đoàn tàu chạy ở xa, mà tiếng động truyền trong không khí không đến tai ta được vì sóng âm truyền trong không khí bị nhiều vật cản và chóng bị tắt đi. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 15 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Những sóng cơ học có tần số lớn hơn gọi là sóng siêu âm. Một số loài vật như dơi, dế, cào cào… có thể phát ra và cảm thụ được sóng siêu âm. Những sóng có tần số nhỏ hơn gọi là sóng hạ âm. Con người dùng những khí cụ thích hợp có thể phát và thu được các sóng siêu âm và sóng hạ âm, và sử dụng chúng trong khoa học và kĩ thuật. Về bản chất vật lí, sóng âm, sóng siêu âm và sóng hạ âm không khác gì nhau, và cũng không khác gì các sóng cơ học khác. Sự phân biệt như trên là dựa trên khả năng cảm thụ các sóng cơ học của tai con người, do các đặc tính sinh lí của tai con người quyết định. Vì vậy, trong âm học người ta cũng phân biệt những đặc tính vật lí của âm, và những đặc tính sinh lí của âm có liên quan đến sự cảm thụ âm của con người. 2. Sự truyền âm. Vận tốc âm Sóng âm truyền được trong tất cả các môi trường khí, lỏng và rắn. Vận tốc truyền âm (vận tốc âm) phụ thuộc tính đàn hồi và mật độ của môi trường. Nói chung vận tốc âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng và trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí. Vận tốc truyền âm cũng thay đổi theo nhiệt độ. Sau đây là vận tốc truyền âm trong một số chất. Chất rắn và chất lỏng (t = 200C) Chất khí (áp suất bình thường) Thép cácbon 6100m/s Không khí (t = 0oC) 332m/s Sắt 5850m/s Hơi nước (t = 135oC) 494m/s Cao su 1479m/s Nước 1500m/s Những vật liệu như bông, nhung, những tấm xốp,… truyền âm kém, vì tính đàn hồi của chúng kém. Chúng được dùng để làm vật liệu cách âm. Sóng âm không truyền được trong chân không. Có thể chứng minh điều đó bằng cách đặt một chiếc chuông điện vào trong bình thuỷ tinh của chiếc bơm chân không. Khi cho bơm hút dần không khí trong bình, ta thấy tiếng chuông yếu dần và tắt hẳn. 3. Độ cao của âm SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 16 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Trong số những âm mà tai ta cảm thụ được, có những loại âm mà tần số hoàn toàn xác định, như tiếng đàn, tiến hát. Chúng gây một cảm giác êm ái, dễ chịu, và được gọi là nhạc âm.Cũng có những loại âm không có tần số nhất định, như tiếng máy nổ tiếng chân đi. Chúng được gọi là tạp âm. Về bản chất, chúng là sự tổng hợp phức tạp của rất nhiều dao động có tần số và biên độ rất khác nhau. Sau đây chúng ta sẽ chỉ nghiên cứu những nhạc âm. Cùng một điệu hát, nhưng nghê giọng nữ cao và giọng nam trầm hát, ta có cảm thụ khác nhau. Những âm có tần số khác nhau gây cho ta những cảm giác âm khác nhau, âm có tần số lớn gọi là âm cao hoặc thanh, âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp hoặc trầm. Độ cao của âm là một đặc tính sinh lí của âm, nó dựa vào một đặc tính vật lí của âm là tần số. 4. Âm sắc Khi hai ca sĩ cùng hát một câu ở cùng một độ cao, ta vẫn phân biệt được giọng hát của từng người. Khi đàn ghita, sao, kèn clarinet cùng tấu lên một đoạn nhạc ở cùng một độ cao, ta vẫn phân biệt được tiếng của từng nhạc cụ. Mỗi người, mỗi nhạc cụ phát ra những âm có sắc thái khác nhau mà tai ta phân biệt được. Đặc tính đó của âm gọi là âm sắc. Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm, được hình thành trên cơ sở các đặc tính vật lí của âm là tần số và biên độ. Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi một nhạc cụ hoặc một người phát ra một âm có tần số bằng , thì đồng thời cũng phát ra các âm có tần số ... Âm có tần số gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất, các âm có tần số .... gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ bốn… Tuỳ theo cấu trúc của từng loại nhạc cụ, hoặc cấu trúc khoang miệng và cổ họng từng người, mà trong số các hoạ âm cái nào có biên độ khá lớn, cái nào có biên độ nhỏ, và cái nào chóng bị tắt đi. Do hiện tượng đó, âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản vàcác hoạ âm, nó có tần số của âm cơ bản, nhưng đường biểu diễn của nó không còn là đường sin, mà trở thành một đường phức tạp có chu kì. Mỗi dạng của đường biểu diễn ứng với một âm sắc nhất định. Trên hình 2.4 là đường biểu diễn dao động âm của dương cầm và của kèn clarinet ứng với cùng một âm cơ bản. Chúng có chu kì như nhau, nhưng hình dạng khác nhau. Căn cứ vào sự cảm thụ của tai, chúng ta đánh giá các giọng hát có âm sắc khác nhau là giọng ấm, mượt, trơ, chua v.v… 5. Năng lượng âm SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 17 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Cũng như các sóng cơ học khác, sóng âm mang năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng. Năng lượng đó truyền đi từ nguồn âm đến tai ta. Cường độ âm là lượng năng lượng được sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. Đơn vị cường độ âm là oát trên mét vuông (kí hiệu: ) Đối với tai con người, giá trị tuyệt đối của cường độ âm không quan trọng bằng giá trị tỉ đối của so với một giá trị nào đó chọn làm chuẩn. Người ta định nghĩa mức cường độ âm là lôga thập phân cả tỉ số (2-3) Đơn vị mức cường độ âm là ben (kí hiệu: ). Như vậy, khi mức cường độ âm bằng 1, 2, 3, 4, B… điều đó nghĩa là cường độ âm lớn gấp .... cường độ âm chuẩn . Trong thực tế người ta thường dùng đơn vị đêxiben (kí hiệu: ), bằng 1/10 en. Số đo L bằng đêxiben lớn gấp 10 số đo bằng ben, và (2-3) trở thành: (2-4) Khi , thì lớn gấp 1.26 lần ta có thể phân biệt được. . Đó là mức cường độ âm nhỏ nhất mà tai 6. Độ to của âm Muốn gây cảm giác âm, cường độ âm phải lớn hơn một giá trị cực tiểu nào đó gọi là ngưỡng nghe. Do đặc điểm sinh lí của tai con người, ngưỡng nghe thay đổi tuỳ theo tần số âm. Với các tần số , ngưỡng nghe vào khoảng . Với tần số , ngưỡng nghe lớn gấp 105 lần. Như vậy một âm có cường độ (gấp 105 ngưỡng nghe) đã là một âm khá “to” nghe rất rõ, trong khi đó thì một âm cũng có cường độ lại là một âm rất “nhỏ”, mới chỉ hơi nghe thấy. Do đó độ to của âm (hay âm lượng) đối với tai ta không trùng với cường độ âm. Tai con người nghe thính nhất đối với các âm trong miền , và nghe âm cao thích hơn âm trầm. Chính vì vậy người ta chọn các phát thanh viên SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 18 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com chủ yếu là nữ. Cũng vì vậy khi ta hạ âm lượng của máy tăng âm thì không nghe rõ các âm trầm nữa. Nếu cường độ âm lên tới , đối với mọi tần số, sóng âm gây ra một cảm giác nhức nhối, đau đớn trong tai, không con là cảm giác âm bình thường nữa. Giá trị cực đại đó của cường độ âm gọi là ngưỡng đau. Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau gọi là miền nghe được Khi xác định mức cường độ âm bằng công thức (2-4), người ta lấy nghe của âm có tần số , gọi là tần số âm chuẩn. là ngưỡng Sau đây là một số mức cường độ âm đáng chú ý: Ngưỡng nghe Tiếng động trong phòng Tiếng ồn ào trong cửa hàng lớn Tiếng ồn ngoài phố Tiếng sét lớn Ngưỡng đau Những mức cường độ âm lớn làm căng thẳng thần kinh, gây mệt mỏi. Tình trạng làm việc hoặc sống dài hạn ở nơi có mức cường độ âm lớn làm giảm thính lực, và có ảnh hưởng xấu đến thần kinh và sức khoẻ. Những buổi trình diễn nhạc rốc với máy tăng âm mở hết cỡ tới mức cường độ trên dưới cũng ảnh hưởng tai hại đến thần kinh và sức khoẻ của người nghe. 7. Nguồn âm – Hộp cộng hưởng Xung quanh ta có rất nhiều nguồn tạp âm. Đó là động cơ ô tô đang hoạt động, cánh cửa đập vào khung cửa, gió lùa qua tán lá… Nguồn nhạc âm là những nguồn phát ra nhạc âm. Người ta phân biệt hai loại nguồn nhạc âm chính, có nguyên tắc phát âm khác nhau, một loại là các dây đàn, loại khác là các cột khí của sáo và kèn. Khi một dây đàn được kích thích bằng cách gảy, gõ, hoặc cọ xát, nó dao động với một tần số xác định phụ thuộc độ dài và tiết diện của dây, sức căng của dâyvà chất liệu dùng làm dây. Dây đàn có tiết diện rất nhỏ nên khi dao động chỉ gây ra những dao động xoáy trong miền không khí lân cận, không tạo ra được sóng âm đáng kể. Dây đàn được căng trên mặt đàn bằng gỗ hoặc bằng da, khi nó dao động, nó làm cho mặt đàn cũng dao động với cùng tần số. Mặt đàn có diện tích lớn, gây được những miền nén và giãn đáng kể trong không khí và tạo ra sóng âm. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 19 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHÀNH TDCN – ÑEÀ TAØI : THIEÁT KEÁ LOA Nguồn tài liệu: taodangvn.com Ta biết rằng khi dây đàn dao động và phát ra một âm cơ bản, nó cũng đồng thời phát ra các hoạ âm của âm cơ bản. Mỗi loại đàn đều có một bầu đàn có hình dạng nhất định, đóng vai trò của hội cộng hưởng, tức là một vật rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần số khác nhau, và tăng cường những âm có các tần số đó. Tuỳ theo hình dạng và chất liệu của bầu đàn, mỗi loại đàn có khả năng tăng cường một số họa âm nào đó, và tạo ra âm sắc đặc trưng của loại đàn đó. Cơ quan phát âm của con người hoạt động tương tự như một cây đàn. các thanh đới đóng vai trò của dây đàn. Thanh quản, khoang mũi, khoang miệng đóng vai trò hộp cộng hưởng. Đặc biệt ở đây, bằng cách thay đổi vị trí của hàm dưới, môi, lưỡi, người ta có thể thay đổi hình dạng của khoang miệng và do đó thay đổi âm sắc một cách thích hợp. Vì vậy, giọng nói của người có âm sắc rất phong phú, và một người có thể bắt chước được giọng nói của người khác, hoặcbắt chước tiếng của các nhạc cụ. Khi người ta thổi kèn hoặc sáo thì cột không khí trong thân sáo hoặc kèn dao động theo một tần số cơ bản và các tần số hoạ âm. Thân sáo và thân kèn có hình dạng khác nhau và làm bằng chất liệu khác nhau. Chúng đóng vai trò của hộp cộng hưởng và tạo ra âm sắc đặc trưng của các loại sáo và kèn. Ứng Dụng trong liên lạc Âm thanh lan truyền trong không khí và suy giảm rất nhanh nên không thể truyền đi xa được. Để truyền âm thanh đi xa, người ta phải nhờ sóng điện từ vì sóng điện từ suy giảm rất ít trong không khí. (Dưới nước, người at lại phải dùng sóng siêu âm làm sóng mang vì sóng điện từ lại suy giảm rất nhiều trong môi trường nước). Vậy làm thế nào để nhờ ? Có nhiều cách như điều biên AM (Amplitude Modulation) và điều tần FM (Frequency Modulation). Song tất cả AM, FM đều nhờ vào việc phát đi một tần số sóng hình sin fmang, được gọi là sóng mang, A sin ωot. Giả sử tín hiệu âm tần là sinΩot. Ở đây chỉ là giả định một tần số Ω để dễ tính toán, thuyết minh còn trong thực tế nó là cả một tổ hợp tuyến tính nhiều tần số khác nhau. Lưu ý cách dùng kí hiệu Ω để chỉ tín hiệu âm tần, ω chỉ tín hiệu sóng mang. Tần số sóng mang phải lớn hơn nhiều tần số tín hiệu âm tần. SV: NGUYEÃN THAØNH TUAÁN – MSSV: 05089890 – LÔÙP : TD3_MT05 20
- Xem thêm -