Электретный преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4826930/10 (22) 21.05.90 (46) 23,12.92. Бюл. М 47 (71) Киевский институт народного хозяйства им. Д.С.Коротченко (72) Г.В.Рябченко, Н.С.Бром, А,А.Иванов.

Б.В.Шапошников и В.И.Красильщикова (73) Г.В,Рябченко (56) Сесслер Г.М. Электреты. М.: Мир, 1983, с. 448-449.

Иофе В.К. Справочник по акустике.

1979. с. 92-95.

Патент США N 3778561, кл. Н 04 R

19/00, 1973.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении гидрофонов. датчиков акустической эмиссии, звукоснимателей, вибродатчиков, измерителей акустических шумов, кнопочных переключателей, датчиков ударных волн и других электромеханических и электроакустлческих преобразователей.

Известны электромеханические и электроакустические преобразователи, содержащие электрет. В таких преобразователях . одна сторона электрета покрыта металлом и контактирует с корпусом (экраном). а вторая сторона электризована и отделена от центрального электрода слабоупругим диэлектриком или воздухом.

В электроакустических преобразователях в качества электрета и одновременно мембраны служит тонкая полимерная пленка, изготовленная, например. из тефлона, которая закреплена по краям на прямоугольной или круглой опорной рамке и отделена от электрода воздушным зазором.

„„ .Ж„„1784111 А3 (54) ЭЛЕКТРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Использование: в электронной технике, при изготовлении гидрофонов, датчиков акустической эмиссии, датчиков ударных волн и других преобразователей. Сущность изобретения: размещенные в корпусе и изолированные от него электроды установлены друг относительно друга с зазором, изменяющимся от периферии к центру, металлическая диафрагма, введенная в контакт с электретной пластиной, установлена на корпусе с возможностью регулировки, а электретная пластина выполнена чэшеобразнои.

1 ил.

Толщина воздушного зазора равна толщине диэлектрической,". рокладки, располэгаемой по периметру между рамкой и электро-. дом, Металлическая пластина, используемая в качестве электрода,"содержит звуковые отверстия диаметром 0,5-1 мм. соединяющие зазор с воздушной полостью под электродом, В результате 3а счет уменьшения упругости воздушного зазора понижается резонансная частота преобразователя и соответственно увеличивается его чувствительность в диапазоне звуковых частот, Конструкция преобразователя с натянутой на рамку электретной мембраной имеет существенный недостаток, связанный с пониженной чувствительностью, обусловленной тем. что под действием звуковых волн колеблется только центральная часть мембраны, в то время как периферийные ее участки остаются почти неподвижными. Как известно, чувствительность электростатического преобразователя зависит от изменения емкости конденсатора, т,е. от амплитуды коле1784111

55 бания мембраны. Недостаток также заключается в том, что при больших уровнях звуковых сигналов мембрана залипает на электроде, в результате чего преобразователь полностью теряет свою работоспособность.

Известны технические решения, свободные от этого недостатка. В качестве прототипа, выбрано одно из них. Это устройство электретного микрофона, содержащее сопланарно расположенные неподвижные электроды и подвижный электретный чувствительный элемент, размещенный между ними, причем зазор между электродами максимален в центре и уменьшается к периферии за счет того, что электроды выполнены вогнутыми, чтобы совпадать с профилем диафрагмы электрета при работе микрофона. Широкий динамический и частотный диапазоны достигаются за счет неравномерного зазора между электродами, жестко и сопланарно установленными. Недостаток данного технического решения заключается в том, что его конструкция не приспособлена для регулировки АЧХ.

Цель изобретения — обеспечение предела частотного диапазона электретного преобразователя, возможность регулировки

АЧХ.

Поставле ная цель достигается тем, что в электретном преобразователе, содержащем упругую электретную мембрану, расположенную на неподвижном, изолированном от корпуса, перфорированном электроде. причем, зазор между электретом и электродом максимален в центре и уменьшается к периферии, мембрана изогнута в форме купола за счет биморфности ее структуры и закреплена по краям, а корпус имеет на боковой поверхности резьбу и наворачиваемую по ней до упора с мембраной металлическую диафрагму.

Сущность изобретения заключается в том, что s конструкции микрофона введены элементы, позволяющие осуществлять регулировку АЧХ: взамен одного из неподвижных электродов введена подвижная металлическая диафрагма. расположенная над мембраной и закрепленная на корпусе резьбовым соединением; взамен плоской, неметаллизированной, закрепленной по краям мембраны введена изогнутая в форме купола за счет биморфности ее структуры и не закрепленная по краям мембрана, прижатая между диафрагмой и неподвижным, перфорированным электродом.

Регупирозку АЧХ производили следующим образом.

Путем наворачивания по резьбе диафрагмы прижимали мембрану к неподвижному электроду. В результате изменялась вогнутость мембраны и величина зазора между ней и неподвижным электродом (см, чертеж). Возможен и другой вариант — мембрана выпуклой стороной обращена в сторону неподвижного электрода, т.е. опирается краями на диафрагму. В этом случае при наворачивании диафрагмы изменялась величина зазора между мембраной и диафрагмой. При этом металлизированная сторона мембраны касалась неподвижного электрода. Как в первом, так и во втором случае за счет изменения величины зазора и размеров активных зон происходило смещение резонансной частоты преобразователя и соответственно изменялась его АЧХ.

В первом случае, кроме того, наряду с изменением величины зазора существенное влияние на АЧХ оказывала жесткость мембраны вследствие того, что купол мембраны упирался в центр диафрагмы. Регулировке АЧХ способствовало также наличие незакрепленной по краям мембраны в отличие от прототипа, где мембрана закреплена по контуру. Использование незакрепленной мембраны позволяло регулировать зазор в узкой периферийной активной зоне электрета — при наворачивании диафрагмы снижался купол мембраны; расширялись ее края, соответственно уменьшался угол каса- . ния между мембраной и электродом (или диафрагмой).

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.

Электретная пластина 1 из тефлона

Ф4МБ сформирована в виде купола, покрыта слоем серебра 2,и электризована в коронном разряде со стороны вогнутой поверхности 3. Пластина 1 приведена в упругосжатое состояние металлической диафрагмой 4, которая связана с металлическим корпусом 5 резьбовым соединением. Величина прогиба пластины, определяемая тол-,. щиной воздушного зазора в центре пластины, находится в пределах 5-20 мкм и регулируется путем наворачивания диафрагмы на корпус. В свободном состоянии величина прогиба пластины составляет несколько десятков микрон. Центральный металлический электрод 6, содержащий одно или несколько звуковых отверстий, закреплен и изолирован от кбрпуса 5 с помощью диэлектрической втулки 7 из оргстекла

Электрический контакт центрального сигнального провода с электродом 6 создается пружиной 8, металлической втулкой 9 и штырем 10, изолированным от металлического корпуса разъема 11 (СР-50) с помощью фто17841112 3

8

9

Составитель С.Макарова

Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор Т.Шагова

Заказ 4530 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ропластовой втулки 12. В электретном преобразователе мембрана имеет форму купола и представляет собой биморфную металл-полимерную структуру. Вогнутость мембраны появляется после наплавления и последующего ее снятия с металлизированной слюдяной поверхности. В отсутствии давления со стороны диафрагмы мембрана находится в максимально-вогнутом состоянии за счет влйяния перенесенного со слюды металлического покрытия (серебра), Путем наворачивания по резьбе диафрагмы создается давление на мембрану и она приходит в упруго-сжатое состояние аналогично пружине. Под давлением диафрагмы купол снижается, края расширяются и

-уменьшается вогнутость мембраны, однако, после снятия давления со стороны диафрагмы путем отворачивания ее по резьбе мембрана восстанавливает за счет упругости свою первоначальную форму. Таким образом, регулировку вогнутости мембраны и степени ее упруго-сжатого состояния осу.ществляют наворачиванием по резьбе ди- . афрагмы, а конструктивным признаком, 5 характеризующим упруго-сжатое состояние, является наличие упора между мембраной и диафрагмой.

Формула изобретения

Электретный преобразователь. содер10 жащий размещенные в корпусе и изолированные от него упругую электретную .пластину и электрод, установленные друг относительно друга с зазором, изменяющимся от периферии к центру. о т л и ч а ю15 шийся тем, что. с целью обеспечения регулировки предела частотного диапазона, в него введена металлическая диафрагма, введенная в контакт с электретной пластиной, установленная на корпусе с возможно20 стью регулировки, а электретная пластина выполнена чашеобразной.