пятница, 2 ноября 2012 г.

Контакт иглы со звуковой канавкой. Часть 2.

Для этой же цели фирмы «Телефункен» и «Декка» разработали устройство под названием «имитатор искажений». Назначение этого прибора было - создание при записи на лаковый диск предыскажений для компенсации искажений огибания, а также квадратичных и кубических искажений, обусловленных упругой релаксацией материала лакового диска. От предыдущего этот метод отличается тем, что компенсация производится не путем задержки сигнала во времени, а изменением амплитуды сигнала. Таким образом, заранее изменяя записываемый сигнал, можно значительно снизить во время проигрывания искажения, вызываемые второй и третьей гармониками. С другой стороны, задавая максимальное значение этих искажений, можно примерно на 8 дБ увеличить уровень сигнала.

Изготовленные с предыскажениями пластинки фирмы «Телдек» появились в продаже под названием «Ройял стерео саунд». Их качество было признано хорошим, если пластинки проигрывали иглами с радиусом закругления, принимавшимся в расчет при введении предыскажений.

Обратимся теперь ко второму возможному варианту, по которому снижение искажений производится в каждом проигрывающем устройстве. При изучении искажений огибания упоминалось, что их значение снижается при использовании игл с меньшими радиусами закругления острия. Учитывая это соображение, изготовители головок звукоснимателей вместо игл с радиусом закругления 18 - 20 мкм начали ставить в звукосниматели иглы с радиусом 17 мкм, а затем и 15 мкм. В ассортименте нескольких фирм можно встретить иглы с радиусом закругления острия, равным 12 мкм. Со временем распространения игл с такими размерами совпало предложение нескольких фирм о записи с предыскажениями, предполагающей применение игл единого размера. Широкое распространение игл с различными радиусами закругления острия затормозило принятие этого предложения. Предыскажения, как способ централизованного снижения искажений, были окончательно вытеснены появлением эллиптических игл.

В основу этих игл была положена простая идея: уменьшить только геометрические размеры иглы, которые действительно позволяют снизить искажения, а размеры, не влияющие на искажения, оставить такими, которые необходимы с точки зрения прочности. Сечение иглы, сконструированной согласно этому принципу, имеет два радиуса закругления. Отсюда и название-эллиптическая игла. Большая ось эллиптической иглы перпендикулярна к продольной оси немодулированной канавки. Именно это обстоятельство облегчает поперечное движение иглы при больших отклонениях канавки.

Единых размеров игл с эллиптическим сечением не существует. Только профессиональные фирмы (например, «Ортофон») указывают в своих паспортах, наряду с номинальными размерами иглы, гарантированный допуск для малого радиуса ±1 мкм, а для большого от ±2 до Может быть излишне напомнить, что игла с сечением в виде эллипса дороже иглы со сферическим острием. Пропорционально качеству воспроизведения ее цена может быть в 2 раза выше. Достоинством эллиптической иглы является то, что при проигрывании старых пластинок по сравнению со сферической иглой можно наблюдать определенное снижение искажений, особенно на сигналах, записанных с большой модуляцией. Справедлива и обратная закономерность: задавая одинаковый уровень искажений, эллиптическая игла в зависимости от меньшего радиуса позволяет увеличить динамический диапазон примерно на 10 дБ. Разумеется, связанные с приобретением эллиптической иглы повышенные расходы только тогда себя оправдают, когда коллекция пластинок заслуживает внимания.
При покупке съемной вставки звукоснимателя с эллиптической иглой следует быть особенно осторожным. Вставки могут иметь дефекты, которые редко встречаются у сферических игл одинакового с ними класса. Одним из дефектов может быть неправильное закрепление иглы, при котором главная ось эллипса не располагается перпендикулярно к иглодержателю. При таком креплении искажения огибания не только не снижаются, но даже увеличиваются. Вторым дефектом может быть неправильная форма сечения иглы, показанная на второй половине рисунка. У такого «эллипса» практически нет меньшего радиуса, поэтому игла, напоминающая по форме сечения косточку сливы, вместо закругления опирается на стенки канавки режущим острием.

Необходимо коротко упомянуть о повышении нагрузки на канавку, что является недостатком эллиптической иглы. Если эллиптическую иглу с малым радиусом R\-5 мкм просто поставить на место сферической иглы с радиусом закругления R0=\5 мкм, то вследствие уменьшения площади контакта примерно на одну треть на канавку и иглу будет действовать давление, возросшее примерно в 3 раза. Из-за этого эллиптические иглы изготовляют только из алмаза. Сапфир не применяют.

Иглы со специальным профилем. При разработке способа записи для дискретных четырехканальных пластинок верхняя граничная частота рабочего диапазона относительно легко была увеличена до 45 кГц. Воспроизведение этих колебаний, напротив, вызвало больше затруднения. У обычных сферических, а также эллиптических игл сечение в плоскости, перпендикулярной немой канавке, представляет собой поверхность, ограниченную окружностью с радиусом 15-18 мкм. Эта окружность касается стенок канавки только в двух участках. Поверхности площадок касания имеют диаметр в несколько микрон, в результате чего возникает большое давление на канавку. При таком давлении нагрузка на материал пластинки может превысить границу упругости и тогда возникнет пластическая деформация канавки. Это означает также, что игла не будет огибать небольшие отклонения, соответствующие колебаниям на очень высоких частотах.

Для проигрывания четырехканальных грампластинок были разработаны иглы со специальными профилями (биэллиптические), которые обеспечивают существенно больший радиус площади контакта иглы со стенками канавки (приблизительно до 50-75 мкм). Путем оптических наблюдений на увеличенной модели иглы и канавки было подтверждено, что нагрузка от этих игл распределяется по поверхности более равномерно. Таким образом при одинаковой прижимной силе можно избежать пластической деформации канавки и обеспечить высокочастотных отклонений.

Изобретателем первой биэллиптической иглы Рио Сибата (1971 г.), поэтому такие иглы часто Сибата. В то же время и в других странах также проектировались иглы подобного назначения со специальным профилем. Первым в Европе многорадиусную алмазную иглу для звукоснимателя ММС6000 разработал инженер датской фирмы «Банг энд Олуфсен» С. К. Праманик, пакистанец по происхождению. Такую же конструкцию имеет игла «Квадраэдрал» американского предприятия «Пикеринг», предназначенная для звукоснимателя UV15/2400Q, японская игла «Ичикава» фирмы «Йелко» и др.

Использование игл со специальным профилем имеет свои преимущества и при проигрывании стереофонических пластинок. Несмотря на то что материал пластинки остается без изменения, снижение пластической деформации как бы повышает его прочность, поэтому при такой же эффективной массе подвижной системы удваивается частота механического резонанса, обусловленная массой подвижной системы и упругостью стенок канавки. Более подробно об этом будет сказано в следующей главе. Таким образом, улучшается отдача на высоких частотах с внутренних канавок пластинки.

При увеличении поверхности контакта между иглой и канавкой по сравнению со сферической иглой, например в 4 раза, давление на канавку снижается на одну четверть, что означает многократное увеличение срока службы и иглы, и пластинки. Наконец, при увеличении поверхности механического контакта улучшается также и отношение сигнал/шум проигрываемой пластинки.

Комментариев нет:

Отправить комментарий