ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к электроакустике, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям, и может быть использовано в телефонных аппаратах в качестве широкополосных высокочувствительных телефонов и микрофонов.

Известен пьезоэлектрический дисковый преобразователь [1], выполненный в виде круглой металлической пластины с закрепленными на ней с двух сторон пьезокерамическими дисками меньшего диаметра, опертой по краю на жесткий корпус цилиндрической формы.

Такой преобразователь эффективно работает только на низшей моде изгибных колебаний и не позволяет обеспечить высокую чувствительность как в режиме приема, так и в режиме излучения в широком диапазоне частот из-за больших механических потерь на частотах вне резонанса.

Резонансная частота такого пьезоэлектрического пластинчатого преобразователя определяется диаметрами и толщинами пьезокерамического диска и круглой металлической пластины. При габаритах преобразователя, обеспечивающих установку его в микротелефонной трубке, резонансная частота находится в области средних звуковых частот, а чувствительность в области низких звуковых частот практически равна нулю.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и совокупности признаков является пьезоэлектрический преобразователь [2], содержащий акустически жесткий корпус, на котором имеется кольцевой выступ со ступенчатой средней частью, на которую оперта краевой областью непосредственно или с упругой прокладкой круглая металлическая пластина с расположенным на ней пьезоэлектрическим диском меньшего диаметра. На круглой металлической пластине закреплена пластина задней воздушной камеры, в которой выполнены небольшие отверстия, заполненные акустическим резистивным материалом для выравнивания частотной характеристики пьезоэлектрического преобразователя.

Пьезоэлектрический преобразователь применен в микротелефонной трубке в качестве микрофона.

Такой преобразователь эффективно работает только на низшей моде изгибных колебаний и не позволяет обеспечить высокую чувствительность как в режиме приема, так и в режиме излучения в широком диапазоне частот из-за больших механических потерь на частотах вне резонанса, связанных с закреплением круглой металлической пластины на ступенчатой средней части кольцевого выступа на корпусе микротелефонной трубки. Кроме того, чувствительность такого преобразователя ограничивается механическими потерями, связанными с наличием резистивных элементов, выравнивающих частотную характеристику путем внесения потерь в широком диапазоне частот. Его резонансная частота определяется диаметрами и толщинами пьезокерамического диска и круглой металлической пластины. При габаритах пьезоэлектрического преобразователя, обеспечивающих установку в микротелефонной трубке, его резонансная частота находится в области средних звуковых частот, а чувствительность в области низких звуковых частот практически равна нулю.

Задачей изобретения является создание широкополосного высокочувствительного электроакустического преобразователя.

Для этого в электроакустический преобразователь, содержащий корпус и размещенную в корпусе круглую металлическую пластину с закрепленным на ней пьезокерамическим диском, диаметр которого меньше диаметра круглой металлической пластины, введены установленный в корпусе цилиндр из упругого акустически мягкого материала, размеры которого зависят от диаметра круглой металлической пластины, и не менее трех упоров, связанных с корпусом, причем круглая металлическая пластина установлена на свободном торце введенного цилиндра с возможностью взаимодействия с упорами, а упоры расположены эквидистантно по периферии круглой металлической пластины с ее внешней стороны.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Электроакустический преобразователь содержит корпус 1, в котором на свободном торце толстостенного цилиндра 2 из упругого акустически мягкого материала установлена круглая металлическая пластина 3 с закрепленным на ней пьезокерамическим диском 4, поверхность нижнего электрода которого имеет электрический контакт с круглой металлической пластиной 3. Последняя взаимодействует в четырех расположенных эквидистантно по окружности точках с упорами 5, соединенными с корпусом. Внутренний диаметр толстостенного цилиндра 2 составляет 0,6-0,8D, а его высота - не менее 0,2D, где D - диаметр круглой металлической пластины 3.

Под воздействием приложенного напряжения в круглой металлической пластине с закрепленными на ней пьезокерамическим диском возбуждаются изгибные колебания, обуславливающие акустическое излучение электроакустического преобразователя.

Установка круглой металлической пластины 3 на торце толстостенного цилиндра 2 из акустически мягкого материала, например из пористой резины, обеспечивает условия свободного опирания круглой металлической пластины 3, минимизируя механические потери в узлах ее закрепления и повышая амплитуду колебаний на частотах вне области резонанса, обусловленной низшей модой изгибных колебаний.

При взаимодействии круглой металлической пластины 3 с упорами 5 в четырех точках, эквидистантно расположенных по окружности, возбуждаются изгибные колебания на частотах субмод благодаря реализации шарнирного закрепления в точках взаимодействия, при котором упоры предотвращают смещение круглой металлической пластины 3 в горизонтальной плоскости, давая ей возможность проворачиваться относительно точек взаимодействия.

Большая площадь соприкосновения круглой металлической пластины 3 с толстостенным цилиндром 2 обеспечивает увеличение соколеблющейся массы колебательной системы, снижая ее резонансную частоту.

Опирание круглой металлической пластины 3 на торец толстостенного цилиндра 2, выполненного, например, из пористой резины, увеличивает гибкость колебательной системы, снижая ее резонансную частоту.

Дополнительное увеличение чувствительности электроакустического преобразователя в области низких звуковых частот обеспечивает акустический резонатор с акустически мягкими стенками, образованный внутренними поверхностями толстостенного цилиндра 2, круглой металлической пластины 3 и корпуса. Резонансная частота акустического резонатора находится в области низких звуковых частот благодаря большой гибкости его стенок.

В связи с обратимостью электроакустического преобразователя принцип его работы в качестве микрофона полностью соответствует описанному выше.

Электроакустический преобразователь согласно изобретению обладает высокой чувствительностью в широком диапазоне частот благодаря минимизации механических потерь в узлах закрепления на частотах вне резонанса вследствие реализации свободного опирания круглой металлической пластины 3, возбуждению в ней изгибных колебаний на субмодах при шарнирном закреплении в точках взаимодействия с упорами 5, увеличению соколеблющейся массы и гибкости колебательной системы, применению низкочастотного акустического резонатора с акустически мягкими стенками.

Использование: в телефонных аппаратах в качестве широкополостных высокочувствительных микрофонов и телефонов. Сущность изобретения: электроакустический преобразователь содержит корпус, в котором размещен цилиндр из упругого акустически мягкого материала, на свободном торце которого установлена круглая металлическая пластина с закрепленным на ней пьезокерамическим диском, диаметр которого не менее трех упоров, соединенных с корпусом и расположенных эквидистантно по периферии круглой металлической пластины с ее внешней стороны. Диаметр пьезокерамического диска меньше диаметра круглой металлической пластины. Данная пластина установлена с возможностью взаимодействия с упорами и имеет диаметр D. Внутренний диаметр цилиндра из упругого акустического материала составляет 0,6 - 0,8 D, а высота не менее 0,2 D. 1 ил.

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий корпус и размещенную в корпусе круглую металлическую пластину с закрепленным на ней пьезоэлектрическим диском, диаметр которого меньше диаметра круглой металлической пластины, отличающийся тем, что в него введены установленный в корпусе цилиндр из упругого акустически мягкого материала, внутренний диаметр которого составляет 0,6 - 0,8 диаметра круглой металлической пластины, а высота не менее 0,2 диаметра круглой металлической пластины, и не менее трех упоров, соединенных с корпусом, причем круглая металлическая пластина установлена на свободном торце цилиндра из упругого акустически мягкого материала с возможностью взаимодействия с упорами, а упоры расположены эквидистантно по периферии круглой металлической пластины с ее внешней стороны.