Τα ακουστικά προέρχονταν από το ακουστικό του δέκτη τηλεφώνου και ήταν ο μόνος τρόπος για να ακούσετε ηλεκτρικά σήματα ήχου πριν από την ανάπτυξη ενισχυτών. Το πρώτο πραγματικά επιτυχημένο σετ αναπτύχθηκε το 1910 από τον Nathaniel Baldwin , ο οποίος τα έφτιαξε με το χέρι στην κουζίνα του και τα πούλησε στο Ναυτικό των Ηνωμένων Πολιτειών . [5] [6]
Αυτά τα πρώιμα ακουστικά χρησιμοποιούσαν κινούμενα προγράμματα οδήγησης σιδήρου , [7] με μονόπλευρο ή ισορροπημένο οπλισμό. Τα κοινά πηνία φωνής με ένα μόνο άκρο τυλίχθηκαν γύρω από τους πόλους ενός μόνιμου μαγνήτη, οι οποίοι ήταν τοποθετημένοι κοντά σε ένα εύκαμπτο χάλυβα διάφραγμα. Το ρεύμα ήχου μέσω των πηνίων διέφερε το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη, ασκώντας μια μεταβαλλόμενη δύναμη στο διάφραγμα, προκαλώντας τη δόνηση, δημιουργώντας ηχητικά κύματα. Η απαίτηση για υψηλή ευαισθησία σήμαινε ότι δεν χρησιμοποιήθηκε απόσβεση, επομένως η απόκριση συχνότητας του διαφράγματος είχε μεγάλες κορυφές λόγω συντονισμού, με αποτέλεσμα κακή ποιότητα ήχου . Αυτά τα πρώιμα μοντέλα δεν είχαν επένδυση και συχνά ήταν άβολα να φορεθούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Η σύνθεσή τους ποικίλλει. Τα ακουστικά που χρησιμοποιούνται σε τηλεγραφικές και τηλεφωνικές εργασίες είχαν σύνθετη αντίσταση 75 ohms . Εκείνοι που χρησιμοποιήθηκαν με το προηγούμενο ασύρματο ραδιόφωνο είχαν περισσότερες στροφές λεπτότερου σύρματος για αύξηση της ευαισθησίας. Η αντίσταση 1000 έως 2000 ohms ήταν κοινή, η οποία ταιριάζει τόσο σε κρυστάλλινα σετ όσο και σε δέκτες τριόδου . Μερικά πολύ ευαίσθητα ακουστικά, όπως αυτά που κατασκευάστηκαν από την Brandes γύρω στο 1919, χρησιμοποιούνται συνήθως για πρόωρη ραδιοφωνική εργασία.
Στα ραδιόφωνα που λειτουργούν πρώιμα, το ακουστικό ήταν μέρος του κυκλώματος πλάκας του σωλήνα κενού και είχε επικίνδυνες τάσεις. Συνδέθηκε κανονικά απευθείας στον ακροδέκτη μπαταρίας θετικής υψηλής τάσης και ο άλλος ακροδέκτης μπαταρίας ήταν γειωμένος με ασφάλεια. Η χρήση γυμνών ηλεκτρικών συνδέσεων σήμαινε ότι οι χρήστες θα μπορούσαν να σοκαριστούν αν άγγιζαν τις συνδέσεις γυμνών ακουστικών ενώ προσαρμόζονταν ένα άβολο ακουστικό.
Το 1958, ο John C. Koss , μουσικός audiophile και τζαζ από το Μιλγουόκι , παρήγαγε τα πρώτα στερεοφωνικά ακουστικά. [8] [7] Προηγουμένως, τα ακουστικά χρησιμοποιήθηκαν μόνο από το ναυτικό των ΗΠΑ, τους τηλεφωνικούς και ραδιοφωνικούς φορείς, καθώς και από άτομα σε παρόμοιες βιομηχανίες. [7]
Μικρότερα ακουστικά τύπου ακουστικού, τα οποία συνδέθηκαν στο κανάλι αυτιού του χρήστη, αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά για ακουστικά βαρηκοΐας . Χρησιμοποιήθηκαν ευρέως με ραδιόφωνα τρανζίστορ , τα οποία εμφανίστηκαν εμπορικά το 1954 με την εισαγωγή του Regency TR-1 . Η πιο δημοφιλής συσκευή ήχου στην ιστορία, το ραδιόφωνο τρανζίστορ άλλαξε τις συνήθειες ακρόασης, επιτρέποντας στους ανθρώπους να ακούνε ραδιόφωνο οπουδήποτε. Το ακουστικό χρησιμοποιεί είτε ένα κινούμενο σιδερένιο πρόγραμμα οδήγησης είτε ένα πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο για να παράγει ήχο. Η θύρα ραδιοφώνου και τηλεφώνου 3,5 mm, η οποία χρησιμοποιείται πιο συχνά σε φορητές εφαρμογές σήμερα, έχει χρησιμοποιηθεί τουλάχιστον από το ραδιόφωνο τρανζίστορ Sony EFM-117J, το οποίο κυκλοφόρησε το 1964. [9] [10] Η δημοτικότητά του ενισχύθηκε με η χρήση του στο φορητό κασετόφωνο Walkman το 1979.
Τα ακουστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν με σταθερές συσκευές αναπαραγωγής CD και DVD , οικιακό θέατρο , προσωπικούς υπολογιστές ή φορητές συσκευές (π.χ. συσκευή αναπαραγωγής ψηφιακού ήχου / MP3 player , κινητό τηλέφωνο ). Τα ασύρματα ακουστικά δεν συνδέονται στην πηγή τους μέσω καλωδίου. Αντ 'αυτού, λαμβάνουν ένα ραδιόφωνο ή ένα υπέρυθρο σήμα κωδικοποιημένο χρησιμοποιώντας μια σύνδεση ραδιοφώνου ή υπέρυθρης μετάδοσης, όπως FM , Bluetooth ή Wi-Fi . Αυτά είναι τροφοδοτούμενα συστήματα δέκτη, από τα οποία τα ακουστικά είναι μόνο ένα στοιχείο. Τα ασύρματα ακουστικά χρησιμοποιούνται με εκδηλώσεις όπως η Silent disco ή η Silent Gig .
Στον επαγγελματικό τομέα ήχου , τα ακουστικά χρησιμοποιούνται σε ζωντανές καταστάσεις από δίσκους αναβάτες με DJ mixer και μηχανικούς ήχου για την παρακολούθηση πηγών σήματος. Στα στούντιο ραδιοφώνου, οι DJ χρησιμοποιούν ένα ζευγάρι ακουστικών όταν μιλούν στο μικρόφωνο ενώ τα ηχεία είναι απενεργοποιημένα για να εξαλείψουν την ακουστική ανατροφοδότηση ενώ παρακολουθούν τη δική τους φωνή. Στις ηχογραφήσεις στο στούντιο, οι μουσικοί και οι τραγουδιστές χρησιμοποιούν ακουστικά για να παίξουν ή να τραγουδήσουν μαζί σε ένα backing track ή μπάντα. Σε στρατιωτικές εφαρμογές, ηχητικά σήματα πολλών ποικιλιών παρακολουθούνται χρησιμοποιώντας ακουστικά.
Τα ενσύρματα ακουστικά συνδέονται σε μια πηγή ήχου μέσω καλωδίου. Οι πιο συνηθισμένες υποδοχές είναι 6,35 mm (¼ ″) και 3,5 mm. Ο μεγαλύτερος σύνδεσμος 6,35 mm είναι πιο συνηθισμένος σε σταθερή τοποθεσία οικιακού ή επαγγελματικού εξοπλισμού. Ο σύνδεσμος 3,5 mm παραμένει ο πιο διαδεδομένος σύνδεσμος για φορητή εφαρμογή σήμερα. Διατίθενται προσαρμογείς για μετατροπή μεταξύ συσκευών 6,35 mm και 3,5 mm.
Αντίσταση
Τα ακουστικά διατίθενται με υψηλή ή χαμηλή σύνθετη αντίσταση (συνήθως μετράται στα 1 kHz). Τα ακουστικά χαμηλής αντίστασης κυμαίνονται από 16 έως 32 ohms και τα ακουστικά υψηλής σύνθετης αντίστασης είναι περίπου 100-600 ohms. Καθώς η σύνθετη αντίσταση ενός ζεύγους ακουστικών αυξάνεται, απαιτείται περισσότερη τάση (σε ένα δεδομένο ρεύμα) για να το οδηγήσει και η ένταση των ακουστικών για μια δεδομένη τάση μειώνεται. Τα τελευταία χρόνια, η σύνθετη αντίσταση των νεότερων ακουστικών έχει γενικά μειωθεί για να καλύψει χαμηλότερες τάσεις διαθέσιμες σε φορητές ηλεκτρονικές συσκευές που βασίζονται σε CMOS με μπαταρία. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ακουστικά που μπορούν να οδηγούνται αποτελεσματικότερα από ηλεκτρονικά που λειτουργούν με μπαταρία. Κατά συνέπεια, οι νεότεροι ενισχυτές βασίζονται σε σχέδια με σχετικά χαμηλή αντίσταση εξόδου.
Η αντίσταση των ακουστικών ανησυχεί λόγω των περιορισμών εξόδου των ενισχυτών. Ένα μοντέρνο ζευγάρι ακουστικών οδηγείται από έναν ενισχυτή, με ακουστικά χαμηλότερης αντίστασης που παρουσιάζουν μεγαλύτερο φορτίο. Οι ενισχυτές δεν είναι ιδανικοί. Έχουν επίσης κάποια αντίσταση εξόδου που περιορίζει την ποσότητα ισχύος που μπορούν να παρέχουν. Για να εξασφαλιστεί μια ομοιόμορφη απόκριση συχνότητας, επαρκής συντελεστής απόσβεσης και μη παραμορφωμένος ήχος, ένας ενισχυτής πρέπει να έχει σύνθετη αντίσταση εξόδου μικρότερη από το 1/8 αυτής των ακουστικών που οδηγεί (και ιδανικά, όσο το δυνατόν χαμηλότερα). Εάν η αντίσταση εξόδου είναι μεγάλη σε σύγκριση με την σύνθετη αντίσταση των ακουστικών, υπάρχει πολύ μεγαλύτερη παραμόρφωση. [11] Επομένως, τα ακουστικά χαμηλότερης αντίστασης τείνουν να είναι πιο δυνατά και πιο αποτελεσματικά, αλλά απαιτούν επίσης έναν πιο ικανό ενισχυτή. Τα ακουστικά υψηλότερης αντίστασης είναι πιο ανεκτικά στους περιορισμούς του ενισχυτή, αλλά παράγουν μικρότερη ένταση για ένα δεδομένο επίπεδο εξόδου.
Ιστορικά, πολλά ακουστικά είχαν σχετικά υψηλή αντίσταση, συχνά πάνω από 500 ohms, ώστε να μπορούν να λειτουργούν καλά με ενισχυτές σωλήνων υψηλής σύνθετης αντίστασης. Αντίθετα, οι σύγχρονοι ενισχυτές τρανζίστορ μπορούν να έχουν πολύ χαμηλή αντίσταση εξόδου, επιτρέποντας ακουστικά χαμηλότερης αντίστασης. Δυστυχώς, αυτό σημαίνει ότι οι παλαιότεροι ενισχυτές ήχου ή στερεοφωνικά συχνά παράγουν έξοδο κακής ποιότητας σε ορισμένα μοντέρνα ακουστικά χαμηλής αντίστασης. Σε αυτήν την περίπτωση, ένας εξωτερικός ενισχυτής ακουστικών μπορεί να είναι επωφελής.
Ευαισθησία
Η ευαισθησία είναι ένα μέτρο του πόσο αποτελεσματικά ένα ακουστικό μετατρέπει ένα εισερχόμενο ηλεκτρικό σήμα σε έναν ακουστό ήχο. Δείχνει έτσι πόσο δυνατά είναι τα ακουστικά για ένα δεδομένο επίπεδο ηλεκτρικής κίνησης. Μπορεί να μετρηθεί σε ντεσιμπέλ στάθμης ηχητικής πίεσης ανά milliwatt (dB (SPL) / mW) ή ντεσιμπέλ στάθμης ηχητικής πίεσης ανά βολτ (dB (SPL) / V). [12] Δυστυχώς, και οι δύο ορισμοί χρησιμοποιούνται ευρέως, συχνά εναλλάξιμα. Καθώς η τάση εξόδου (αλλά όχι η ισχύς) ενός ενισχυτή ακουστικών είναι ουσιαστικά σταθερή για τα περισσότερα κοινά ακουστικά, το dB / mW είναι συχνά πιο χρήσιμο αν μετατραπεί σε dB / V χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm :
- {\ displaystyle \ mathrm {dB (SPL)} / \ mathrm {V} = \ mathrm {dB (SPL)} / \ mathrm {mW} -10 \ cdot \ log _ {10} {\ frac {\ mathrm {Impedance }} {1000}}}
Εναλλακτικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρονικές αριθμομηχανές. [13] Όταν είναι γνωστή η ευαισθησία ανά βολτ, η μέγιστη ένταση για ένα ζευγάρι ακουστικών μπορεί εύκολα να υπολογιστεί από τη μέγιστη τάση εξόδου ενισχυτή. Για παράδειγμα, για ακουστικά με ευαισθησία 100 dB (SPL) / V, ένας ενισχυτής με έξοδο 1 μέσης τετραγωνικής ρίζας (RMS) παράγει μέγιστη ένταση 100 dB.
Η σύζευξη ακουστικών υψηλής ευαισθησίας με ενισχυτές ισχύος μπορεί να παράγει επικίνδυνα υψηλή ένταση και να προκαλέσει ζημιά στα ακουστικά. Το μέγιστο επίπεδο ηχητικής πίεσης είναι θέμα προτίμησης, με ορισμένες πηγές να προτείνουν όχι υψηλότερα από 110 έως 120 dB. Αντίθετα, η Αμερικανική Διοίκηση Ασφάλειας και Υγείας στην Εργασία προτείνει ένα μέσο SPL όχι μεγαλύτερο από 85 dB (A) για να αποφευχθεί η μακροχρόνια απώλεια ακοής, ενώ το πρότυπο EN 50332-1: 2013 της Ευρωπαϊκής Ένωσης συνιστά όγκους άνω των 85 dB (A ) περιλαμβάνει μια προειδοποίηση, με απόλυτη μέγιστη ένταση (ορίζεται με θόρυβο 40–4000 Hz) όχι μεγαλύτερη από 100 dB για την αποφυγή τυχαίας βλάβης της ακοής. [14] Χρησιμοποιώντας αυτό το πρότυπο, τα ακουστικά με ευαισθησίες 90, 100 και 110 dB (SPL) / V θα πρέπει να οδηγούνται από ενισχυτή ικανό να μην υπερβαίνει τα 3,162, 1,0 και 0,3162 RMS βολτ στη ρύθμιση μέγιστης έντασης, αντίστοιχα για τη μείωση του κινδύνου βλάβης της ακοής.
Η ευαισθησία των ακουστικών είναι συνήθως μεταξύ περίπου 80 και 125 dB / mW και συνήθως μετράται στα 1 kHz. [15]