5.1.Требования и качественные параметры

Задача движущего механизма в первый момент кажется чрезвычайно простой: вращение диска проигрывателя с постоянной скоростью. А трудности возникают именно при удовлетворении этого требования. Постоянную частоту вращения необходимо обеспечить и при колебаниях сетевого напряжения, и при изменении тормозящего действия пластинки, и при увеличении температуры среды, окружающей проигрыватель. Вращение диска должно быть равномерным, ибо все отклонения передаются непосредственно пластинке и вызывают вредную модуляцию. Желательно, чтобы двигатель обладал достаточно большим моментом для компенсации изменений нагрузки и быстрейшего достижения диском проигрывателя номинальной частоты вращения.

Двигатель не должен создавать магнитных полей рассеяния, так как они могут индуцировать шумовое напряжение в головках звукоснимателей магнитной системы. Все перечисленные требования должны обеспечиваться при многочасовой,, а в стадийных условиях при круглосуточной работе.

Основные требования, предъявляемые к движущему механизму, сформулированы в стандарте DIN45500. Согласно этим требованиям значения частот вращения 33^1/3 и 45 мин^-1 не должны выходить из границ допуска +1,5 и —1%. Отклонение, равное половине оборота диска в минуту по отношению к частоте 33^1/3 мин^-1, составляет ровно 1,5%. При таком отклонении частота 1000 Гц повысится на; 15 Гц, что составляет одну восьмую октавы. Это повышение неощутимо для слуха человека.

Намного чувствительнее слух реагирует на кратковременные колебания высоты звука, проявляющиеся в частотной модуляции полезного сигнала. Если звук фортепьяно частотой 1000 Гц 4 раза в секунду изменяется на 1,5 Гц, т. е. на 0,15 %, то эти изменения становятся уже ощутимыми. Медленные колебания с частотами от 0,5 до 5 Гц вызывают неприятное плавание звука, а более частые колебания с частотами от 4 до 100 Гц прослушиваются как дробление звука. Искажения звука, вызванные частотной модуляцией полезного сигнала, называются детонацией и оцениваются коэффициентом детонации.

Слух человека наиболее чувствителен к колебаниям около 4 Гц (одна восьмая оборота грампластинки), поэтому кратковременные изменения тональности звука, вызываемые движущим механизмом, измеряются со взвешивающим фильтром, частотная характеристика которого показана на рис. 1. Пиковое значение измеренного отклонения является более строгим параметром. Сообщая результаты измерений в эффективных значениях, фирмы-изготовители представляют движущий механизм в более выгодном свете.

Рис. 1. Частотная характеристика взвешивающего фильтра для измерений коэффициента детонации

Стандарт D1N45500 раньше допускал предельное значение коэффициента детонации 0,2%, а в 1970 г. эта норма была сделана более строгой, равной 0,15%. У первоклассных проигрывателей коэффициент детонации не должен превышать 0,1%.

Это довольно строгое требование, ибо эксцентриситет центрального отверстия пластинки согласно стандарту может быть равен 0,2 мм, что в канавке на радиусе 100 мм вызывает колебания тональности на 0,2% с частотой 0,55 Гц и после учета кривой взвешивающего фильтра равнозначно коэффициенту детонации 0,078%.

Для измерений коэффициента детонации следует использовать измерительные пластинки, изготовленные, например, по стандарту DIN45545. На этих пластинках имеется концентрическая замкнутая канавка, с помощью которой пластинка должна быть отцентрировала на диске проигрывателя. Коэффициент детонации измеряется при помощи звукочастотного измерителя фазовой модуляции (например, ЕМТ424). В США колебания высоты звука в полосе 0,5—200 Гц измерялись без взвешивания, но с 1972 г. был введен коэффициент взвешивания.

Следующий качественный параметр — рокот — представляет собой низкочастотную помеху, вызванную вращающимися деталями движущего механизма. Эта помеха воспринимается головкой звукоснимателя через тонарм или диск. Уровень рокота выражается отношением напряжений помехи и сигнала, записанного с номинальной колебательной скоростью. Существует несколько способов измерения уровня рокота. По одному из них низкочастотная помеха измеряется по линейной характеристике, а по другому оценивается -с помощью взвешивающего фильтра, учитывающего физиологические •особенности слуха. Сначала рассмотрим предписания стандарта, а затем требования, обусловленные особенностями слуха.

Измерение рокота проигрывателя по линейной характеристике согласно стандартам NAB, DIN и МЭК следует производить в диапазоне 10—500 Гц. Помехи с частотами ниже 10 Гц, вызванные короблением пластинки, ослабляются фильтром с крутизной 6 дБ/октава, а с частотами выше 500 Гц ослабляются фильтром, с крутизной 12 дБ/октава. Такая характеристика не является взвешивающей, это просто ограничение диапазона измерений Венгерский стандарт на обеих граничных частотах предписывает фильтры с крутизной 12 дБ/октава. Полученный таким образом результат измерений есть невзвешенный уровень рокота.

Уровень рокота с учетом свойств слуха измеряется с помощью взвешивающего фильтра, показанного на рис. 2. Результат измерений — так называемый взвешенный уровень рокота. Вследствие взвешивания результат измерений не содержит самых низких составляющих помехи, и, таким образом, числовое значение благоприятнее, чем при линейных измерениях. Согласно предписаниям стандарта DIN45500 невзвешенный уровень рокота не должен превышать —35 дБ, а взвешенный —55 дБ. Заметим, что кроме двух описанных измерений уровня рокота измеряются относительный уровень рокота и слышимый уровень рокота, при которых взвешивание производится при помощи различных кривых, но отличия эти незначительны.

Рис. 2. Частотная характеристика линейного и взвешивающего (А) фильтров для измерений уровня рокота проигрывателя

Сигналы, по отношению к которым проводятся измерения в упомянутых стандартах, различны (табл. 1), соответственно различаются и измерительные пластинки.

Уровень шума стерео фонического проигрывателя, измеренный по стандарту NAB, будет равен —35 дБ, по стандарту DIN — 42 дБ, по МЭК — 39 дБ и по стандарту ВНР —37 дБ. Для проведения измерений в одинаковых условиях амплитудно-частотную характеристику предварительных усилителей, по всей вероятности, следует дополнить повой низкочастотной точкой перелома и принять следующие постоянные времени. 75/318/3180/5300 мкс. Благодаря этому зависимость между низкочастотной частью характеристики и усилением будет однозначной.

Теперь исследуем независимо от различные требований стандартов допустимый уровень рокота с точки зрения особенностей нашего слуха. На пластинке хорошего качества может быть достигнут динамический диапазон в 50 дБ, который можно реализовать в помещении для прослушивания с шумом в 25 фон, установив максимальную силу звука п 75 фон. Измеряя разность кривых равном громкости в 25 и 75 фон, представленных на рис. 3, получаем, что на частоте 100 Гц диапазон примерно равен 40 дБ, а на частоте 40 Гц около 33 дБ.

Следовательно, человеческий слух для диапазона 50 дБ требует, чтобы отношение сигнал/рокот без взвешивания было равно 40 дБ или со взвешиванием 60 дБ. Проигрыватели хорошего качества удовлетворяют этому требованию.

Рис. 3. Требовании физиологической акустики к рокоту проигрывателя

В связи с приведенным рисунком интересно отметить, что при данном уровне прослушивания сигналы частотой 100 Гц поднимаются на 5—6 дБ, а частотой 40 Гц примерно на 16—18 дБ. Если сделать подъем на низких частотах чрезмерно большим, то и у проигрывателя хорошего качества рокот может прослушиваться, но это уже не будет недостатком проигрывателя.

Тщательное изучение пластинки DIN45544, предназначенной для измерения рокота, показало, что требование к отношению сигнал/рокот 60 дБ без взвешивания или 75 дБ со взвешиванием, предъявляемое к пластинкам и проигрывателям, представляет собой физическую границу. Ибо следует помнить, что по отношению к сигналу частотой 1000 Гц. записанному с колебательной скоростью 10 см/с, амплитуда помехи, уменьшенной на 40 дБ, составляет на частотах 25—30 Гц около 1 мкм.