ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к технике электроакустической связи, в частности, к устройствам преобразования электрических сигналов в акустические (электроакустический преобразователь (ЭАП)), которые могут быть использованы в качестве телефонных капсюлей в телефонных аппаратах, головных телефонах и гарнитурах, а именно, к механо-акустическим демпферам в указанных ЭАП.

Известны устройства, демпфирующие звук в ЭАП подобного рода. Они описаны в патентах ФРГ NN 2831326, 2831337, 2831362, 2831401, 2831202, 2831411, 3007808, 30007834, 3107344, патенте Великобритании N 1203252. Их недостаток состоит в том, что они демпфируют излучаемый звук независимо от его амплитуды, т. е. не уменьшают резонансных пиков. При этом, воздействие оказывается на воздушные акустические колебания, а не на звукоизлучающую мембрану.

Прототипом данного изобретения является устройство, описанное в патенте США N 4297537, кл. 179-180, кл. H 04 R 7/26, в котором между крышкой-решеткой громкоговорителя и его звукоизлучающим элементом (-диффузором), а именно его пылезащитным колпачком установлен демпфер из эластичного материала. Этот демпфер укреплен на крышке-решетке так, что между ним и пылезащитным колпачком имеется воздушный зазор, величина которого не превышает максимально допустимую амплитуду колебаний звукоизлучающего элемента.

Недостатком прототипа является:
а) он в равной мере подавляет колебания любой амплитуды, превышающей по величине упомянутый зазор. На колебания меньшей амплитуды он вообще не действует. В результате неравномерность АЧХ ЭАП остается неизменной;
б) демпфер воздействует только на центральную часть звукоизлучающего элемента и не воздействует на периферические части, не подавляя, таким образом, резонансные пики, возникающие при резонансных колебаниях отдельных участков (зон) звукоизлучающего элемента. Таким образом, АЧХ ЭАП сохраняет свою неравномерность;
в) когда амплитуда колебаний звукоизлучающего элемента превосходит величину воздушного зазора, то появляются неприятные призвуки: зуд, дребезг, стук, ухудшающие работу ЭАП.

Сущностью настоящего изобретения является то, что электроакустический преобразователь, содержащий корпус, крышку с акустическими отверстиями, установленную на свободном торце корпуса, электромеханический узел, звукоизлучающий элемент, связанный с электромеханическим узлом, и демпфер из эластичного материала, установленный между крышкой и звукоизлучающим элементом и контактирующий с внутренней поверхностью крышки, отличающийся тем, что на обращенной к звукоизлучающему элементу поверхности демпфера выполнены выступы, звукоизлучающий элемент выполнен в виде мембраны, а выступы демпфера контактируют со звукоизлучающим элементом по всей его внешней поверхности. Эти выступы имеют форму конуса, пирамиды, полусферы и т.п.

При таком исполнении демпфера его демпфирующее усилие, воздействуя на мембрану, возрастает не прямопропорционально амплитуде колебания мембраны, а в степени, показатель которой больше единицы, т.е. колебания с большой амплитудой подавляются в большей мере, чем с малой, и, таким образом, демпфер в больше степени подавляет резонансы мембраны, нежели прототип, уменьшая неравномерность частотной характеристики. Контактирование же демпфера по всей поверхности мембраны позволяет подавлять резонансы не только в центральной части мембраны, но и в любой зоне ее поверхности, еще более уменьшая неравномерность АЧХ ЭАП в целом. При этом, полностью исключаются такие отрицательные явления как зудение и дребезг.

Сущность изобретения поясняется графическими изображениями.

Фиг. 1- электроакустический преобразователь, осевой сечение; фиг. 2 - демпфер с выступами конической формы (осевое сечение); фиг.3 демпфер с выступами полусферической формы.

Предложенный ЭАП представляет собой корпус (1), внутри которого установлен электромеханический узел, представляющий собой пьезокерамическую пластинку (2), наклеенную на металлическую мембрану (2). Пьезокерамическая пластинка (2) обращена внутрь корпуса и ее нижняя поверхность (4) металлизирована. Контактные пружины (5) и (6), оканчивающиеся ножевыми контактами (7) и (8), своими противоположными концами прижимаются к мембране (3) и поверхности (4). Крышка (9) с акустическими отверстиями (10) закрывает корпус (1) сверху. Между крышкой (10) и верхней поверхностью мембраны (3) установлен демпфер (11), выполненный из эластичного материала, например, из резины так, что он контактирует с внутренней поверхностью крышки (9) и верхней поверхностью мембраны (3). На той поверхности демпфера (11), что обращена к мембране (3), имеются выступы (12). Эти выступы (12) осуществляют контакт демпфера (11) в мембраной (3). Контакт между демпфером (11) и мембраной (3) осуществляется по всей поверхности мембраны (3). Форма выступов коническая (Фиг. 2), полусферическая (Фиг. 3) или иная, исключая цилиндрическую или ей подобную.

Работает ЭАП следующим образом.

При подаче на пьезокерамическую пластину (2) через ножевые контакты (7) и (8) и контактные пружины (5) и (6) сигнального электрического тока мембрана (3) вместе с керамической пластиной (2) начинает совершать изгибные колебания вдоль оси О-О с частотой, равной частоте сигнального тока, и с амплитудой, в основном пропорциональной амплитуде тока. Однако, на резонансных частотах амплитуда всей мембраны или отдельных ее участков (зон) оказывается непропорционально большой, что приводит к увеличению неравномерности АЧХ ЭАП и искажению тембра звука.

При колебаниях мембрана (3) взаимодействует с выступами (12) демпфера (11), деформируя выступы. При малых амплитудах мала деформация выступов и, соответственно, мала сила упругого взаимодействия мембраны (3) с выступами (12). При возрастании амплитуды колебаний мембраны (3) возрастает сила упругого взаимодействия. Вследствие того, что форма выступов не цилиндрическая, а, например, коническая, полусферическая, пирамидальная и т.п. то возрастание силы упругого взаимодействия (или, иначе, силы упругой деформации выступов) происходит быстрее, нежели нарастание амплитуды.

Таким образом, колебания с большей амплитудой демпфируются в гораздо большей степени, чем с малой.

Поскольку, при работе ЭАП различные участки мембраны имеют различную амплитуду и резонировать может не вся мембрана, а лишь некоторые ее участки (или зоны), и, поскольку выступы (12), расположенные по всей поверхности демпфера (11), обращенной к мембране (3), контактируют с мембраной по всей ее поверхности, то зонные резонансы также демпфируются, что еще больше сглаживает АЧХ ЭАП и уменьшает ее неравномерность.

Применение демпфера с выступами указанного выше типа позволило уменьшить неравномерность АЧХ ЭАП на 5 дБ по отношению к ЭАП с демпфером без выступов и сделать АЧХ телефонного капсюля ТПК-1 соответствующей допусковой области по ГОСТ 7152-85 по II классу.

При некоторой конструктивной доработке демпфер можно устанавливать в электромагнитный телефонный капсюль типа ТК-67, получая соответствующее улучшение качества капсюля и системы связи в целом за счет уменьшения неравномерности АЧХ. Конструктивные изменения демпфера не касаются существа настоящего изобретения.

Использование: в технике электроакустической связи. Сущность изобретения: преобразователь содержит крышку с акустическими отверстиями, установленную на свободном торце корпуса, электромеханический узел, звукоизлучающий элемент в виде мембраны, связанный с электромеханическим узлом, демпфер из эластичного материала, установленный между крышкой и звукоизлучающим элементом. Демпфер контактирует с внутренней поверхностью крышки и имеет выступы, контактирующие со звукоизлучающим элементом по всей его внешней поверхности. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Электроакустический преобразователь, содержащий корпус, крышку с акустическими отверстиями, установленную на свободном торце корпуса, электромеханический узел, звукоизлучающий элемент, связанный с электромеханическим узлом, и демпфер из эластичного материала, установленный между крышкой и звукоизлучающим элементом и контактирующий с внутренней поверхностью крышки, отличающийся тем, что на обращенной к звукоизлучающему элементу поверхности демпфера выполнены выступы, звукоизлучающий элемент выполнен в виде мембраны, а выступы демпфера контактируют с звукоизлучающим элементом по всей его внешней поверхности. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что выступы имеют нецилиндрическую форму. 3. Преобразователь по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выступы имеют коническую форму. 4. Преобразователь по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выступы имеют полусферическую форму.