Электроакустический преобразователь с демпфированием излучающей мембраны

Изобретение относится к акустике, в частности к электроакустическим преобразователям. Электроакустический преобразователь с демпфированием излучающей мембраны содержит корпус с отверстиями для выхода акустических колебаний, внутри которого по периферии закреплена излучающая мембрана с пьезоэлементами, соединенными проводниками с генератором электрических колебаний. Взаимное расположение нескольких пьезоэлементов с одной или обеих сторон на излучающей мембране, закрепленной по периферии на упругом креплении, произведено таким образом, чтобы механические колебания взаимодействововали между собой. При этом на низких частотах преобразователь выполнен с возможностью синфазного сложения длин волн и с возможностью максимального увеличивая амплитуды колебаний в излучающей мембране, на средних частотах преобразователь выполнен с возможностью взаимодействия длин волн между собой со сдвигом по фазе и с возможностью выравнивания амплитудно-частотной характеристики за счет эффекта фазового демпфирования механических колебаний в мембране, на высоких частотах преобразователь выполнен с возможностью взаимодействия длин волн между собой в противофазе с возможностью препятствования возникновению паразитных резонансных колебаний, а также возможностью уменьшения нелинейных искажений. Технический результат – повышение качества звучания. 3 ил.

 

Изобретение относится к электроакустическим преобразователям, которые могут использоваться в телефонных капсулях и широкополосных громкоговорителях с демпфированием излучающей мембраны.

Известен электроакустический преобразователь с демпфированием излучающей мембраны (ЭПДИМ), содержащий корпус с отверстиями для выхода акустических колебаний, внутри которого закреплен звукообразующий блок с упругим креплением по периферии и соединенный проводниками с генератором переменных электрических колебаний (патент США №4297537, H04R 7/26).

Технический недостаток аналога: механический демпфер из эластичного материала ограничивает только максимальные амплитуды механических колебаний излучающей мембраны и не способен подавить в ЭПДИМ паразитные резонансные колебания, что отрицательно сказывается на его амплитудно-частотной характеристике и сужает спектр излучаемых акустических колебаний.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является ЭПДИМ, содержащий корпус с отверстиями для выхода акустических колебаний, внутри которого закреплен пьезоблок включающий излучающую мембрану с упругим креплением по периферии и соединенный проводниками с генератором переменных электрических колебаний (RU 2088045 C1, 6, H04R 17/00, 20.08.1997).

Технический недостаток известного ЭПДИМ: демпфер из эластичного материала, механически воздействуя на излучающую мембрану, чрезмерно уменьшает амплитуду ее колебаний на высоких звуковых частотах, что сужает спектр излучаемых акустических колебаний, исключающий возможность прослушивания высококачественных музыкальных композиций; демпфер не подавляет полностью паразитные резонансные колебания в излучающей мембране, приводящие к нелинейным искажениям; демпфер, имеющий непосредственный контакт со всей поверхностью излучающей мембраны и подверженный изменению его физических параметров вследствие неизбежного старения под действием знакопеременных деформаций, ухудшает со временем технические характеристики, в т.ч. коэффициент полезного действия (кпд), сокращает срок службы ЭПДИМ.

Техническая задача: выравнивание амплитудно-частотной характеристики ЭПДИМ во всем спектре звуковых частот и обеспечение спектра излучаемых акустических колебаний от 20 до 20000 Гц для возможности прослушивания высококачественных музыкальных композиций, полное подавление паразитных резонансных колебаний в излучающей мембране, уменьшение нелинейных искажений, повышение кпд и увеличение срока службы ЭПДИМ. Согласно изобретению, электроакустический преобразователь с демпфированием излучающей мембраны содержит корпус с отверстиями для выхода акустических колебаний, внутри которого закреплен пьезоблок включающий излучающую мембрану с упругим креплением по периферии и пьезоэлементы соединенные проводниками с генератором переменных электрических колебаний. Излучающая мембрана снабжена с одной или обеих сторон пьезоэлементами соединенных между собой проводниками последовательно или параллельно в зависимости от выбора амплитуды излучаемых акустических колебаний и требуемого импеданса.

На фиг. 1 показан ЭПДИМ, общий вид в осесимметричном вертикальном сечении по линии А-А (согласно фиг. 2). Он содержит корпус 1 с акустическими отверстиями 2, пьезоблок 3 включающий излучающую мембрану 4 с упругим креплением по периферии 5, электрические колебания переменной частоты подводятся к пьезоблоку 3 проводниками 6 от генератора переменных электрических колебании 7, излучающая мембрана 4 пьезоблока 3 снабжена несколькими пьезоэлементами 8 (они могут быть установлены и на др. стороне), соединенными между собой последовательно или параллельно.

На фиг. 2 (вид снизу на излучающую мембрану 4) показано расположение четырех (может быть иное расположение и др. количество) пьезоэлементов 8 на излучающей мембране 4.

На фиг. 3 представлен график амплитудно-частотной характеристики ЭПДИМ, изображенного на фигурах 1 и 2.

В исходном состоянии, фиг. 1, на пьезоэлементы 8 электрические колебания не подаются по проводникам 6 от генератора переменных электрических колебаний 7, и ЭПДИМ не излучает акустические колебания.

ЭПДИМ работает следующим образом.

От генератора переменных электрических колебаний 7 электрические колебания с частотой от 10 Гц до 30 кГц поступают по проводникам 6 к пьезоэлементам 8, которые возбуждают в излучающей мембране 4 механические колебания, длина волн которых соизмерима с частотой подводимых электрических колебаний.

На низких частотах длины волн механических колебаний от пьезоэлементов 8 максимальные, и при взаимодействии в излучающей мембране 4 синфазно складываются, увеличивая амплитуду колебаний излучающей мембраны 4, что приводит к увеличению амплитуды акустических колебаний на низких звуковых частотах от 20 до 1000 Гц. Это видно на графике амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) - фиг. 3.

На средних частотах длины волн механических колебаний, возбуждаемых пьезоэлементами 8 в излучающей мембране 4, взаимодействуют между собой со сдвигом по фазе, что корректирует результирующую амплитуду колебаний и способствует выравниванию АЧХ на частотах от 2 до 10 кГц - фиг. 3.

На верхних частотах механические колебания, возбуждаемые пьезоэлементами 8 в излучающей мембране 4, взаимодействуют, в основном, в противофазе, что препятствует возникновению паразитных резонансов в излучающей мембране 4 и уменьшает нелинейные искажения.

В описанных режимах «фазового демпфирования» (назовем так эти режимы) излучающая мембрана 4 возбуждает акустические колебания в широком спектре частот от 20 Гц до 20 кГц с хорошей АЧХ - фиг. 3.

Таким образом, благодаря тому, что в ЭПДИМ излучающая мембрана 4 снабжена с одной или обеих сторон несколькими пьезоэлементами 8, соединенными между собой последовательно или параллельно, что в совокупности обеспечивает фазовое демпфирование амплитуды механических колебаний в излучающей мембране 4, достигнуто выравнивание амплитудно-частотной характеристики ЭПДИМ во всем спектре звуковых частот; получен спектр излучаемых акустических колебаний от 20 до 20000 Гц (и выше - фиг. 3), что сделало возможным прослушивание высококачественных музыкальных композиций; полностью подавлены паразитные резонансные колебания в излучающей мембране 4 и, следовательно, уменьшены нелинейные искажения; повышен кпд и увеличен срок службы ЭПДИМ. В ходе экспериментов получен спектр излучаемых колебаний от 20 Гц до 30 кГц с хорошей равномерностью АЧХ, что позволяет использовать изобретение и на ультразвуковых частотах.

Электроакустический преобразователь с демпфированием излучающей мембраны, содержащий корпус с отверстиями для выхода акустических колебаний, внутри которого по периферии закреплена излучающая мембрана с пьезоэлементами, соединенными проводниками с генератором электрических колебаний, отличающийся тем, что взаимное расположение нескольких пьезоэлементов с одной или обеих сторон на излучающей мембране, закрепленной по периферии на упругом креплении, произведено таким образом, чтобы механические колебания возбуждаемых ими длин волн в излучающей мембране в широком спектре частот взаимодействововали между собой, при этом на низких частотах преобразователь выполнен с возможностью синфазного сложения длин волн и с возможностью максимального увеличивая амплитуды колебаний в излучающей мембране, на средних частотах преобразователь выполнен с возможностью взаимодействия длин волн между собой со сдвигом по фазе и с возможностью выравнивания амплитудно-частотной характеристики за счет эффекта фазового демпфирования механических колебаний в мембране, на высоких частотах преобразователь выполнен с возможностью взаимодействия длин волн между собой в противофазе с возможностью препятствования возникновению паразитных резонансных колебаний, а также возможностью уменьшения нелинейных искажений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ультразвуковому преобразователю. Ультразвуковой расходомер содержит: центральный проход для протекания потока текучей среды, предназначенной для измерения, множество пар ультразвуковых преобразователей, причем каждая пара преобразователей выполнена с возможностью формирования хордальной траектории через указанный проход между указанными преобразователями, а каждый из указанных преобразователей содержит: пьезоэлектрический кристалл, эпоксидную смолу, содержащую вкрапления в виде стеклянных шариков, которые уменьшают ее плотность, и заключающую в оболочку пьезоэлектрический кристалл, цилиндрический усиливающий стакан, вделанный в эпоксидную смолу, причем указанный стакан содержит сетку из волокон и окружает пьезоэлектрический кристалл.

Использование: для преобразования электрической энергии в механические колебания на частоте в акустическом диапазоне, а также для приема таких звуковых волн путем преобразования механической энергии в электрическую энергию.

Группа изобретений относится к ультразвуковой визуализации объектов.  Устройство ультразвуковой визуализации объектов в жидких средах содержит генератор и блок обработки информации, корпус, лазер, первую и вторую двояковыпуклую оптическую линзы, полупрозрачное оптическое зеркало, отражающее оптическое зеркало, приёмную матрицу, плоско-выпуклую оптическую линзу, диск с первыми сквозными отверстиями, в каждом из которых размещён волновод с входным и выходным торцами, акустическую линзу, акустический излучатель.

Изобретение относится к акустике, в частности к электроакустическим пьезоэлектрическим преобразователям. Электроакустический пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, соосно последовательно скрепленный диффузородержатель, диффузор и пакеты из двух пьезокерамических биморфов с межбиморфными узлами скрепления, отличающийся тем, что между вершиной диффузора и корпусом, с помощью центральных скрепляющих стоек, закреплены два или несколько пакетов, состоящих каждый из двух пьезокерамических биморфов, соединенных по периферии узлами скрепления, разделенных центральной скрепляющей стойкой, электрически соединенных таким образом, чтобы при подаче переменного напряжения заданной частоты, пьезокерамические биморфы в пакетах изгибались в противоположных направлениях, передавая механические колебания к вершине диффузора с амплитудой, равной сумме векторов + h всех пьезокерамических биморфов.

Изобретение предназначено для использования при дефектоскопии, структуроскопии и толщинометрии изделий из бетона и горных пород. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь содержит пьезоэлемент с плоской рабочей поверхностью, первая и вторая боковые поверхности которого выполнены плоскопараллельными и ориентированы перпендикулярно рабочей поверхности, пьезоэлемент поляризован перпендикулярно боковым поверхностям, а электроды нанесены на боковые поверхности, при этом каждый из электродов на боковых поверхностях разделен на N идентичных секций, причем первая секция электрода второй боковой поверхности электрически соединена с второй секцией первой боковой поверхности, N-1 секция электрода второй боковой поверхности электрически соединена с N секцией первой боковой поверхности, а первая секция электрода первой боковой поверхности и N секция электрода второй боковой поверхности являются выходами пьезопреобразователя.

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям. Электроакустический преобразователь содержит генератор переменного напряжения, цилиндрический корпус, соосно расположенные в нем круглый биморф с двумя пьезоэлементами, скрепленный с выпуклой мембраной над ним и общим плоским кольцевым держателем, снабжен над выпуклой мембраной акустическим отражательным экраном с периферийными узлами соосного крепления его к цилиндрическому корпусу.

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям. Преобразователь содержит соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор, волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям. Пьезоэлектрический преобразователь содержит металлический корпус, имеющий цилиндрическую полость, в которой соосно полости последовательно от замыкающей стенки размещены протектор, пьезоэлемент, опорное кольцо и ниппель с отверстием, а также проводники, соединяющие электроды пьезоэлемента с сигнальным кабелем или разъемом.

Использование: для исследования крупноструктурных и неоднородных материалов посредством ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что преобразователь содержит корпус, в котором расположены первый, второй, третий и четвертый пьезоэлементы.

Изобретение относится к метрологии. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит звукопровод, пустотелый цилиндрический корпус, пьезоэлемент с электродами, изолятор, установленный своей нижней поверхностью на верхней поверхности звукопровода, а верхней поверхностью - на нижней поверхности пьезоэлемента.

Изобретение относится к акустике, в частности к электроакустическим преобразователям. Электроакустический преобразователь с демпфированием излучающей мембраны содержит корпус с отверстиями для выхода акустических колебаний, внутри которого по периферии закреплена излучающая мембрана с пьезоэлементами, соединенными проводниками с генератором электрических колебаний. Взаимное расположение нескольких пьезоэлементов с одной или обеих сторон на излучающей мембране, закрепленной по периферии на упругом креплении, произведено таким образом, чтобы механические колебания взаимодействововали между собой. При этом на низких частотах преобразователь выполнен с возможностью синфазного сложения длин волн и с возможностью максимального увеличивая амплитуды колебаний в излучающей мембране, на средних частотах преобразователь выполнен с возможностью взаимодействия длин волн между собой со сдвигом по фазе и с возможностью выравнивания амплитудно-частотной характеристики за счет эффекта фазового демпфирования механических колебаний в мембране, на высоких частотах преобразователь выполнен с возможностью взаимодействия длин волн между собой в противофазе с возможностью препятствования возникновению паразитных резонансных колебаний, а также возможностью уменьшения нелинейных искажений. Технический результат – повышение качества звучания. 3 ил.

Наверх