|
|
Вы в первый раз в жизни произвели
запись своего голоса на магнитофоне. С интересом переключаете его на
воспроизведение и... разочаровываетесь: из громкоговорителя звучит не ваш, а
какой-то чужой, незнакомый голос.
Но почему-то окружающие не уловили искажения, они
утверждают, что голос очень похож. Чем же объясняется это разногласие? Почему
все узнают ваш голос, а вы сами не узнаете?
Все звуки, доходящие до нас извне, мы воспринимаем ушами,
но звуки собственного голоса мы улавливаем не ушами, а костями черепа.
Вибрации голосовых связок непосредственно передаются костям и через них
слуховому нерву. Но при передаче по костям звук приобретает не ту окраску,
что при передаче по воздуху. Мы привыкли к такому тембру своего голоса, какой
характерен при передаче по костям, поэтому мы не узнали его, когда нам
пришлось воспринять его «с воздуха». Все же окружающие, естественно, привыкли
к «воздушному» тембру вашего голоса и поэтому сразу узнают его в
магнитофонной записи.
Конечно, когда мы говорим или поем, наши уши тоже
воспринимают звуки из воздуха, но раздражение, дошедшее до слухового нерва по
костям, значительно сильнее раздражения, созданного колебаниями барабанной
перепонки, и основная тембровая окраска голоса определяется «костяным
трактом». В этом легко убедиться. Попробуйте говорить что-нибудь с одинаковой
громкостью и слушать себя сначала, как обычно, а потом, закрыв уши. Вы
убедитесь, что, закрыв уши, вы услышите себя гораздо громче. Закрыв уши вы
исключили воздействие на слуховой нерв всех посторонних шумов, оказывающие
маскирующее действие на звуки вашего голоса, поэтому си стал слышен
относительно громче. Чем больше ш>м в помещении, тем резче будет разница.
При поверхностном рассмотрении этот вопрос может
показаться бессмысленным. Звукосниматель и игла составляют одно целое и
вместе движутся по граммофонной пластинке (фактически движется пластинка, но
в данном случае речь идет об относительном движении). Каким же образом они
могут иметь разные скорости?
Но на самом деле и этот вопрос не относится к категории
шуточных. Скорости движения звукоснимателя и иглы действительно неодинаковы.
Сейчас мы убедимся в этом.
На пластинке обычных размеров (диаметром 25 см) наименьший радиус бороздок бывает около 6 см, наибольший — примерно 12 см. Средний радиус бороздок равен, следовательно, 9 см, а средняя длина витка бороздки составляет
около 54 см.
На одном сантиметре радиуса пластинки укладывается в
среднем 37 бороздок. На шести сантиметрах (разность между наибольшим и
наименьшим радиусами) уложатся 222 витка, а так как средняя длина витка равна
54 см, то общая длина всей звуковой бороздки составит примерно 120 м.
Какова же скорость движения звукоснимателя? Она подсчитывается
просто. Проигрывание пластинки длится около трех минут, а длина бороздки, как
мы только что видели, составляет 120 м. Следовательно, скорость движения звукоснимателя в круглых цифрах равна 2,5 км в час — это скорость пешехода, идущего медленным шагом. Но следует учесть, что эта скорость является средней. В
начале пластинки, где скорость наибольшая, она равна примерно 3,4 км в час, а в конце, где радиус витка мал, она снижается до 1,7 км в час. Заметим, кстати, что среднее время проигрывания одного витка бороздки составляет 0,77
секунды.
В этом подсчете не было принято во внимание, что бороздка
граммофонной пластинки в соответствии с частотой и громкостью записанного на
ней звука имеет извилины. Мы произвели подсчет длины немодулирован- ной бороздки.
Извилины увеличивают длину бороздки -в 3—5 раз, т. е. фактическая длина
бороздки может доходить до 600 м. Кончик иглы звукоснимателя следует по всем
извилинам бороздки и за тот же отрезок времени, в течение которого
звукосниматель пробежит 120 м, игла— вернее ее кончик — проделает путь в
полкилометра. Полкилометра в три минуты — это скорость 10 км в час. Чтобы не отстать от звукоснимателя, нам достатично идти медленным прогулочным шагом. Но
если мы захотим поспеть за кончиком иглы этого звукоснимателя, нам придется
довольно быстро бежать.
Заметим, кстати, что работа звукоснимателя основана именно
на том, что игла следует по извилинам бороздки, а сам звукосниматель движется
по правильной спирали. При несоблюдении этого услбвия звукосниматель не мог бы
работать.
Приведенный подсчет был сделан нами для пластинки старого
стандарта, предназначенной для проигрывания со скоростью 78 оборотов в
минуту. Теперь выпускаются также долгоиграющие пластинки, которые
проигрываются со скоростью 337з оборотов в минуту при примерно 100 витках на
сантиметр радиуса пластинки. Продолжительность проигрывания такой пластинки
(обычных размеров) — 16 минут. Число витков доходит до 600 при общей длине
смодулированной бороздки около 330 м. Продолжительность проигрывания витка 1,8
секунды. Средняя скорость звукоснимателя 1,1 км в час; наибольшая—1,5 км в час, наименьшая — 0,75 км в час.
Извилины бороздки долгоиграющей пластинки меньше, чем у
обычных; длина модулированной бороздки превышает длину немодулированной
примерно в 2 раза, составляя, следовательно1, около 650—700 м.
Рекорд по длине бороздки побивают долгоиграющие пластинки
увеличенного формата. Длина их немодулированной бороздки составляет около 1 км, а модулированной — до 2. км.
Радиоприемник представляет собой аппарат, предназначенный
для приема радиоволн. Наш глаз является оптическим прибором, назначение
которого состоит в приеме световых волн.
Но ведь физическая сущность радиоволн и световых волн
одинакова: и те и другие Относятся к электромагнитным колебаниям и различаются
лишь частотой. Радиоволнами мы считаем в настоящее время электромагнитные
колебания с длиной волны примерно от нескольких миллиметров до нескольких
'Километров, а световые волны имеют длину волны 0,36—0,76 микрон, т. е.
0,00036—0,00076 мм.
Поскольку с этой точки зрения радиоприемник и глаз можно
считать приборами одинакового назначения, мы можем сравнить их технические
качества. Наиболее легко сравнимым показателем приемника и глаза является их
чувствительность.
Чувствительность человеческого глаза определена очень
точно. Как известно, чувствительность глаза зависит от общей освещенности.
Днем, на солнечном свету, мы не видим, например, огонька горящей папиросы, а
безлунной ночью его можно различить за полкилометра. Наибольшую остроту наше
зрение приобретает после пребывания в темноте не менее 20—30 минут. Эта
степень остроты называется сумеречным зрением. Если нам случится войти в
кинотеатр во время сеанса, то мы чувствуем себя совершенно беспомощными и
вынуждены передвигаться ощупью, поминутно натыкаясь на стулвя и зрителей. Но
через некоторое время мы уже без труда различаем даже мелкие предметы и
свободно читаем, например, газетные заголовки.
Достигнув остроты сумеречного зрения, наш глаз реагирует
на освещенность зрачка порядка 10~6 люкса. Если такую освещенность выразить в
электрических единицах, то получается, что она соответствует
электромагнитному полю интенсивностью около 1,5 • 10~12 вт/м2.
Какова же чувствительность радиойриемника? По стандарту
чувствительность приемников I класса должна быть не меньше 50 микровольт.
Учитывая действующую высоту средней приемной радиовещательной' антенны, будем
считать, что такая э.д.с. подводится к приемнику при напряженности в месте
приема электромагнитного поля принимаемой станции 'порядка 10 микровольт/ж. Удельная
энергия такого поля равна 1,3 • 10"13 ватта.
Таким образом, радиовещательный приемник I класса примерно
в 10 раз чувствительнее глаза. Но надо отдать должное глазу и отметить, что
для того, чтобы приемник мог опередить глаз в отношении чувствительности, в
приемнике приходится применять около десятка современных усилительных ламп,
дающих общее усиление в миллионы раз.
Чувствительность профессиональных приемников выше
чувствительности радиовещательных в десятки и даже в сотни раз.
Но, уступая приемнику в чувствительности, глаз неизмеримо
превосходит его в отношении «принимаемого» диапазона частот. Глаз
воспринимает частоты, 4 «10 14— 8 «10 м герц, т. е. воспринимает огромную
полосу в 4 • 10 14 герц (400 квадрильонов герц), тогда как вся полоса частот,
используемая радиотехникой, охватывает частоты примерно 105 до 3 • 1010 герц,
т. е. полосу, в миллиарды раз меньшую.
Наш глаз — исключительно широкополосный прибор.
Радиоприемник усиливает напряжение подводимых к его входу
сигналов в огромное число раз. При приеме отдаленных станций напряжение на
входе приемника составляет несколько десятков микровольт, а в анодной цепи
его оконечной лампы развивается при таком сигнале переменное напряжение
порядка 100 вольт, что соответствует усилению примерно в два миллиона раз.
Какими же частями приемника осуществляется это усиление?
Усилительными элементами приемника являются его лампы, в
которых усиление подводимого напряжения и создание усиленной мощности
происходят за счет энергии анодной батареи, и колебательные контуры, в
которых напряжение сигнала повышается благодаря их резонансным свойствам.
Но не все лампы и контуры приемника наиболее
распространенного теперь супергетеродинного типа участвуют в усилении
сигналов. Кенотрон и оптический индикатор настройки не принимают участия в
усилении. Не усиливают и диодная детекторная лампа, контуры гетеродина и
гетеродинная лампа, если ее функции в приемнике выполняет отдельная лампа.
Но и принимающие участие в усилении детали приемника
вносят свой пай в общее усиление далеко не в равной степени. Мало усиливает
преобразовательная лампа, еще меньше — оконечная. Наибольшее усиление дает
лампа-усилитель промежуточной частоты.
Примерное распределение усиления показано на рисунке, где
кружками изображены лампы, а квадратиками — колебательные контуры. По типу
этот приемник является "супергетеродином II класса. Цифры, стоящие около
ламп и контуров, указывают величину усиления. Цифра 1 означает, что данная
деталь не принимает участия в усилении. Из числа имеющихся в приемнике колебательных
контуров только входной контур дает усиление по напряжению. В остальных
ступенях, имеющих колебательные контуры, усиление получается вследствие
совместного действия ламп и контуров.
|