МИКРОФОН ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ Российский патент 2006 года по МПК H04R9/08 H04R11/04 

Изобретение относится к приборостроению, а конкретно к акустике, в частности к электродинамическим преобразователям для приема звуковых сигналов.

Известен электродинамический микрофон по патенту РФ №2084081, МПК 6 H 04 R 9/08, который содержит корпус, диафрагму, состоящую из центральной, гофрированной, периферической и боковой частей, магнитную цепь, звуковую катушку, намотанную на боковую часть диафрагмы и подключенную ко входу усилителя через фильтр низких частот, выход усилителя подключен к обмотке компенсирующей катушки, жестко соединенной с корпусом. Внутри корпуса расположен компенсирующий магнит, прикрепленный к нему нижней частью через пружину и содержащий в верхней части диэлектрическую насадку.

Основным недостатком электродинамического микрофона по патенту РФ №2084081 является низкая чувствительность к акустическим колебаниям в инфразвуковой области спектра, а именно в диапазоне от 10 до 0,1 Гц, так как при отсутствии перемещения звуковой катушки относительно магнитной цепи полезный сигнал отсутствует. Кроме того, электродинамический микрофон по патенту РФ №2084081 обладает большой массой из-за использования в магнитной цепи постоянных магнитов.

Известен также электродинамический преобразователь "КОМАГ" по патенту РФ №2189123, МПК 7 H 04 R 11/02, H 04 R 11/04, который принят в качестве ближайшего аналога. Электродинамический преобразователь "КОМАГ" содержит подвижную систему, включающую диффузор со звуковой катушкой переменного тока, размещенной в радиальном цилиндрическом зазоре магнитной цепи, включающей кольцевой постоянный магнит и цилиндрический керн, керн выполнен в виде постоянного магнита, ось намагниченности которого развернута на 180° относительно оси намагниченности кольцевого магнита, при этом в зазоре сформированы два параллельных радиальных постоянных магнитных потока противоположных направлений, а звуковая катушка выполнена на каркасе в виде двух секций с одинаковым числом витков и противоположным направлением намотки, при этом каждая секция размещена в зазоре магнитной цепи соответственно в зоне одного из двух магнитных потоков.

Основным недостатком электродинамического преобразователя "КОМАГ" по патенту РФ №2189123 является низкая чувствительность к акустическим колебаниям в инфразвуковой области спектра, а именно в диапазоне от 10 до 0,1 Гц, так как при отсутствии перемещения звуковой катушки относительно кольцевого постоянного магнита и цилиндрического керна полезный сигнал отсутствует. Кроме того, электродинамический преобразователь "КОМАГ" по патенту РФ №2189123 обладает большой массой из-за использования в магнитной цепи постоянных магнитов.

Перед изобретением поставлена задача повысить чувствительность к акустическим колебаниям в инфразвуковой области спектра от 10 до 0,1 Гц.

Поставленная задача решается за счет того, что в микрофоне электродинамическом, содержащем корпус, мембрану и жестко связанную с мембраной по крайней мере одну катушку индуктивности, в корпусе коаксиально катушке индуктивности расположен ферритовый стержень, не являющийся постоянным магнитом, а катушка индуктивности снабжена измерительной цепью и связана с источником питания переменного тока.

Ферритовый стержень может быть снабжен держателем, установленным в полом диэлектрическом направляющем цилиндре, жестко связанном с корпусом.

Измерительная цепь может быть выполнена в виде делителя напряжения, включающего резистор, который последовательно соединен с катушкой индуктивности.

С мембраной жестко связаны могут быть две катушки индуктивности, измерительная цепь которых может быть выполнена в виде измерительного моста.

Измерительный мост может быть выполнен индуктивно-резистивным.

На боковой поверхности ферритового стержня может быть электроизолированно закреплена дополнительная обмотка из электропровода, выполненная по крайней мере из одного полного витка, концы которого изолированы от какой-либо электрической цепи.

Обмотка, размещенная на боковой поверхности ферритового стержня, может быть выполнена в виде однослойной цилиндрической спирали, витки которой равномерно расположены на поверхности ферритового стержня.

Обмотка, размещенная на боковой поверхности ферритового стержня, может быть выполнена многослойной из электропровода, покрытого электроизоляцией.

Наличие ферритового стержня в микрофоне электродинамическом расширяет диапазон измеряемых частот в инфразвуковой области спектра, что позволило получить следующий технический результат: возможность измерять звуковые сигналы, в частности измерять акустические колебания в инфразвуковой области спектра от 10 до 0,1 Гц.

Получен также дополнительный технический результат, а именно повышена чувствительность в указанном диапазоне частот за счет размещения обмотки на боковой поверхности ферритового стержня.

Кроме того, за счет исключения постоянных магнитов снижен вес микрофона.

На фиг.1 приведена общая принципиальная схема изобретения.

На фиг.2 приведен пример выполнения измерительной цепи в виде индуктивно-резистивного измерительного моста.

На фиг.3 приведен пример выполнения измерительной цепи в виде делителя напряжения, включающего резистор, последовательно соединенный с катушкой индуктивности.

На фиг.4 и 5 приведены примеры выполнения размещенной на боковой поверхности ферритового стержня обмотки из одного полного витка и многослойной обмотки.

Микрофон электродинамический (фиг.1) содержит корпус 1, мембрану 2 и жестко связанные с мембраной 2 посредством пустотелой диэлектрической втулки 3 две катушки 4 и 5 индуктивности, снабженные измерительной цепью в виде измерительного моста (фиг.2), коаксиально катушкам 4 и 5 индуктивности с возможностью фиксированного осевого смещения расположен ферритовый стержень 6, на боковой поверхности 7 которого закреплена обмотка 8 из электропровода 9, при этом концы 10 и 11 обмотки 8 изолированы от какой-либо электрической цепи. Обмотка 8 выполнена в виде однослойной цилиндрической спирали 12, витки которой равномерно расположены на поверхности 7 ферритового стержня 6. Ферритовый стержень 6 снабжен держателем 13, установленным в полом диэлектрическом направляющем цилиндре 14, жестко связанном с корпусом 1. При реализации схемы микрофона электродинамического, приведенной на фиг.1, измерительная цепь выполнена в виде индуктивно-резистивного измерительного моста 15 (фиг.2). Индуктивно-резистивный измерительный мост 15 включает два резистора 16 и 17, две катушки 4 и 5 индуктивности, присоединенный указатель 18 звукового давления, а также две клеммы 19 и 20. В случае, когда с мембраной 2 жестко связана одна катушка 21 индуктивности (фиг.3), измерительная цепь выполнена в виде делителя 22 напряжения, включающего резистор 23, последовательно соединенный с катушкой 21 индуктивности, и указатель 24 звукового давления, включенный параллельно резистору 23, а также клеммы 25 и 26.

На фиг.4 приведен пример выполнения закрепленной на боковой поверхности 7 ферритового стержня 6 обмотки 8 из электропровода 9, выполненной в виде одного полного витка 27, концы 28 и 29 которого изолированы от какой-либо электрической цепи.

На фиг.5 приведен пример выполнения размещенной на боковой поверхности 7 ферритового стержня 6 обмотки 8 в виде многослойной спирали 30 из электропровода 9, покрытого электроизоляцией. При этом концы 31 и 32 обмотки 8 изолированы от какой-либо электрической цепи.

Работа микрофона электродинамического, пример выполнения которого приведен на фиг.1, с измерительной цепью в виде индуктивно-резистивного измерительного моста 15 (фиг.2), происходит следующим образом: на клеммы 19 и 20 подают переменное электрическое напряжение. Перед началом измерения звукового давления перемещением ферритового стержня 6 добиваются баланса индуктивно-резистивного измерительного моста 15. Баланс указанного моста 15 фиксируют по нулевому значению указателя 18 звукового давления. При воздействии звукового давления на мембрану 2 (фиг.1) происходит смещение мембраны 2, а за счет жесткой связи мембраны 2 с пустотелой диэлектрической втулкой 3, на которой установлены катушки 4 и 5 индуктивности, происходит смещение катушек 4 и 5 индуктивности относительно ферритового стержня 6. Это приводит к изменению величины индуктивности катушек 4 и 5 индуктивности и разбалансу индуктивно-резистивного измерительного моста 15 (фиг.2), так как величины сопротивления постоянных резисторов 16 и 17 являются неизменными. По реакции указателя 18 судят о величине звукового давления, воздействующего на микрофон.

При реализации схемы микрофона электродинамического с одной катушкой 21 индуктивности в качестве измерительной цепи применена схема делителя 22 напряжения (фиг.3), включающего резистор 23, последовательно соединенный с катушкой 21 индуктивности. Для обеспечения работы микрофона на клеммы 25 и 26 подают переменное электрическое напряжение. При воздействии звукового давления на мембрану 2 (фиг.1) происходит ее смещение, которое за счет жесткой связи мембраны 2 с пустотелой диэлектрической втулкой 3 приводит к смещению катушки 21 индуктивности относительно ферритового стержня 6. Это вызывает изменение величины индуктивности катушки 21 индуктивности и соответственно изменение величины индуктивного сопротивления катушки 21 индуктивности. Так как величина подаваемого на клеммы 25 и 26 переменного напряжения фиксирована, а величина сопротивления резистора 23 является постоянной, то изменение величины индуктивного сопротивления катушки 21 индуктивности приводит к изменению тока в цепи делителя 22 напряжения (фиг.3). Изменение тока в цепи делителя 22 напряжения приводит к изменению падения напряжения на постоянном резисторе 23, которое однозначно связано со звуковым давлением. По реакции указателя 24 судят о величине звукового давления, воздействующего на микрофон.

Обмотка 8, выполненная из электропровода 9, закрепленная на боковой поверхности 7 ферритового стержня 6, увеличивает коэффициент взаимоиндукции и, как следствие, повышает чувствительность микрофона.

Наличие ферритового стержня 6 в микрофоне позволило получить технический результат, а именно расширило диапазон измеряемых частот в инфразвуковой области спектра от 10 до 0,1 Гц.

Наличие на боковой поверхности 7 ферритового стержня 6 обмотки 8 из электропровода 9 увеличивает коэффициент взаимоиндукции, что позволило получить дополнительный технический результат, а именно повысить чувствительность микрофона в указанном диапазоне частот.

Кроме того, за счет исключения постоянных магнитов снижен вес микрофона.

Изобретение относится к электродинамическим преобразователям для приема звуковых сигналов. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности микрофона. Микрофон электродинамический содержит корпус, мембрану и жестко связанную с мембраной по крайней мере одну катушку индуктивности, в корпусе коаксиально катушке индуктивности расположен ферритовый стержень, не являющийся постоянным магнитом, а катушка индуктивности снабжена измерительной цепью и связана с источником питания переменного тока. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Микрофон электродинамический, содержащий корпус, мембрану, и жестко связанную с мембраной по крайней мере одну катушку индуктивности, отличающийся тем, что в корпусе коаксиально катушке индуктивности расположен ферритовый стержень, не являющийся постоянным магнитом, а катушка индуктивности снабжена измерительной цепью и связана с источником питания переменного тока.2. Микрофон по п.1, отличающийся тем, что ферритовый стержень снабжен держателем, установленным в полом диэлектрическом направляющем цилиндре, жестко связанным с корпусом.3. Микрофон по п.1, отличающийся тем, что измерительная цепь выполнена в виде делителя напряжения, включающего резистор, который последовательно соединен с катушкой индуктивности.4. Микрофон по п.1, отличающийся тем, что с мембраной жестко связаны две катушки индуктивности, измерительная цепь которых выполнена в виде измерительного моста.5. Микрофон по п.4, отличающийся тем, что измерительный мост выполнен индуктивно-резистивным.6. Микрофон по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности ферритового стержня электроизолированно закреплена дополнительная обмотка из электропровода, выполненная по крайней мере из одного полного витка, концы которого изолированы от какой-либо электрической цепи.7. Микрофон по п.6, отличающийся тем, что обмотка, размещенная на боковой поверхности ферритового стержня, выполнена в виде однослойной цилиндрической спирали, витки которой равномерно расположены на поверхности ферритового стержня.8. Микрофон по п.6, отличающийся тем, что обмотка, размещенная на боковой поверхности ферритового стержня, выполнена многослойной из электропровода, покрытого электроизоляцией.