ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ "ЗВУК - КОД" Российский патент 2012 года по МПК H04R23/02 

Изобретение относится к средствам радиовещания и может быть использовано в качестве цифрового микрофона.

За прототип принят электродинамический микрофон - приемник градиента звукового давления [1, с.82, 85; 2, с.44], содержащий постоянный магнит цилиндрической формы, фланцы стальных дисков, в центре нижнего фланца располагается круглый стержень /керн/, образуется цилиндрическая магнитопроводящая система с воздушным зазором, в нем концентрируется постоянное радиальное магнитное поле. Внутри воздушного зазора располагается катушка индуктивности, диафрагма куполообразной формы закрепляется на верхнем фланце с помощью гофрированной шайбы. При воздействии на диафрагму звуковых колебаний катушка совершает движения с колебательной скоростью, в ней индуцируется ЭДС. Нагрузкой микрофона является активное сопротивление, согласованное с внутренним сопротивлением микрофона через трансформатор [1, с.83]. В электродинамических микрофонах - приемниках градиентов звукового давления позади входного колебательного элемента в магнитопроводе и корпусе имеются отверстия для доступа звуковых волн к внутренней стороне диафрагмы [1, c.85]. Недостаток прототипа: преобразует звуки в электрические сигналы, не производит непосредственное преобразование звукового давления в двоичные коды.

Цель изобретения - выполнение приемником градиента звукового давления непосредственного преобразования звуковых колебаний в двоичные коды. Сущность заявляемого устройства, содержащего корпус преобразователя и приемник давления - куполообразную диафрагму с гофрированными подвесами, в том, что в него введены источник импульсного излучения, последовательно расположенные первая апертурная диафрагма, конденсор, вторая и третья апертурные диафрагмы, нейтральный светофильтр клинообразной формы с направляющей его перемещения, объектив, по оптической оси которого и под углом 45° к ней расположены последовательно друг за другом шестнадцать полупрозрачных микрозеркал, на стороне корпуса, к которой повернуты микрозеркала, размещены шестнадцать фотоприемников, подключенных к входам блока импульсных усилителей, и генератор импульсов.

Преобразователь "звук - код" /цифровой микрофон/ на фиг.1, расположение нейтрального светофильтра конусообразной формы на направляющей на фиг.2. Преобразователь "звук - код" содержит непрозрачный корпус 1 соответствующей формы, источник 2 импульсного излучения, в качестве которого используется импульсный светодиод белого свечения, по оптической оси которого последовательно расположены первая апертурная диафрагма 3 в первой непрозрачной перегородке 4, ось апертурной диафрагмы 3 совпадает с осью потока излучения от источника 2 импульсного излучения, на соответствующем расстоянии от первой непрозрачной перегородки 4 расположена вторая непрозрачная перегородка 6, в которой закреплена вторая апертурная диафрагма 5, ось ее совпадает с осью апертурной диафрагмы 3, между первой 3 и второй 5 апертурными диафрагмами на соответствующем растоянии от источника 2 излучения расположен и жестко закреплен конденсор 7, на соответствующем расстоянии от второй перегородки 6 расположена третья непрозрачная перегородка 8, в которой расположена третья апертурная диафрагма 11 и к которой прикреплена направляющая 9 с размещенным на ней нейтральным светофильтром 10 клинообразной формы. В направляющей 9 имеется круглое отверстие диаметром, равным диаметру апертурной диафрагмы 11, и оптические оси их совпадают. За третьей перегородкой 8 расположена четвертая непрозрачная перегородка 13, в которой закреплен объектив 12, оптическая ось которого совпадает с оптическими осями конденсора 7 и всех апертурных диафрагм 3, 5, 11. По оптической оси объектива 12 и под углом 45° к ней последовательно друг за другом соответственно числу разрядов в виде звука жестко закреплены шестнадцать полупрозрачных микрозеркал 14_1-16, на стенке корпуса 1, к которой повернуты микрозеркала, расположены с первого по шестнадцатый соответствующие фотоприемники 15_1-16, принимающие отраженные от микрозеркал 15 излучения и выдающие электрические импульсы в соответствующие импульсные усилители блока 16 импульсных усилителей, которых в блоке по числу разрядов в коде 16 штук. Приемником давления является куполообразная диафрагма 17, прикрепленная гофрированными подвесами 18 к корпусу 1, участок которого между второй 6 и третьей 8 перегородками и напротив диафрагмы 17 имеет соответствующее число отверстий 20 для прохода сигналов звука к внутренней стороне куполообразной диафрагмы 17, для получения акустически комбинированного динамичного микрофона [2, с.44; 1, с.85]. Со стороны, обращенной к куполообразной диафрагме 17, нейтральный светофильтр 10 соединен жестко полым стержнем 19 с центральной частью куполообразной диафрагмы 17. Преобразователь "звук - код" включает генератор 23 импульсов, расположенный в корпусе 1 и выдающий импульсы соответствующей амплитуды частотой 160 кГц на вход источника 2 импульсного излучателя, запутывается генератор 23 от автономного элемента питания. Конденсатор 7 представлен двояковыпуклой линзой с равными по величине радиусами и проецирует действительное изображение источника 2 в плоскость объектива 12 [3, с.316]. По нижней части основания клина нейтральный светофильтр 10 плотно охвачен соответствующим непрозрачным материалом 21 [фиг.2, вид А-A], к которому в начале клина прикреплен соединительный стержень 19, полый внутри для уменьшения веса и имеющий минимальный коэффициент линейного теплового расширения. Охватывающий основание клина 10 материал образует выступы на обеих сторонах клина, которые входят в загибы направляющей 9 [фиг.2, вид Б-Б]. Суть преобразования сигнала звука в код состоит в получении яркости импульса прямо пропорциональной величине мгновенной амплитуды сигнала звука в код. Преобразование выполняется в два этапа: первый - преобразование величины звукового сигнала в пропорциональную величину яркости импульса света, поступающего в объектив 2, второй - преобразование яркости светового импульса в двоичный код полупрозрачными микрозеркалами 14_1-16. Принцип преобразования "яркость излучения - код" заключается в том, что каждое впереди расположенное микрозеркало 14 пропускает на следующее за ним микрозеркало поток света, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. Для этого полупрозрачные микрозеркала 14 имеют светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному как 1: 0,5 [3, с.223]. Старшему разряду кода соответствует полупрозрачное микрозеркало 14₁₆, младшему разряду кода соответствует микрозеркало 14₁. Сам код представляет последовательно следующие импульсы /единицы/ от первого фотоприемника 15₁₆ до фотоприемника 15₁: например, код 0000011111111111, старший разряд от фотоприемника 15₁₁, младший разряд от фотоприемника 15₁, фотоприемник 15₁₂ отраженное излучение от микрозеркала 14₁₂ уже не получил. Для точного преобразования "звук - код" оптические оси источника 2 излучения, первой 3, второй 5, третьей 11 апертурных диафрагм, конденсора 7, отверстия 22 /фиг.2/ в направляющей 9 и объектива 12 должны совпадать, и чем точней, тем достоверней с выхода блока 16 будет код.

Работа преобразователя "звук - код".

Перед работой преобразователя в качестве цифрового микрофона на соответствующее место в корпусе 1 вставить элемент питания и включить включатель SА. При поступлении звуковых сигналов на куполообразную диафрагму 17 начинаются механические колебания приемника 17 звуковых колебаний /фиг.1/, которые через жесткий стержень 19 передаются нейтральному светофильтру 10, который, обладая линейно увечивающимся коэффициентом поглощения излучения источника света от начала клина к его высшей части, будет пропускать через отверстие 22 направляющей 9 /фиг.2/ поток света, яркость которого будет соответствовать коэффициенту поглощения той частью нейтрального светофильтра 10, которая в этот момент находится над отверстием 22. Прошедший световой импульс поступает в объектив 12, формирующий узкий луч по своей оси на центры полупрозрачных микрозеркал 14. Соответственно яркости импульса он проходит через полупрозрачные микрозеркала, пока его яркость не снизится до степени нечувствительности очередного фотоприемника 15 к отраженному на него излучению. Фотоприемники 15, принявшие достаточной яркости отраженный импульс, выдают в свои импульсные усилители в блоке 16 электрические импульсы. Формирование кода идет со скоростью света. Усилители блока 16 формируют импульсы кода по амплитуде и длительности. С выходов блока 16 следует в параллельном виде 16-разрядный код. Частота выдачи кодов задается частотой выдачи импульсов с генератора 23, в заявляемом устройстве она 160 кГц.

Заявляемое устройство может быть использовано в качестве цифрового микрофона или в качестве цифрового датчика перепадов давления в пневматических измерителях [4, с.406].

Источники информации

1. Радиовещание и электроакустика. Учебник для вузов. А.В.Выходец, М.В.Гитлиц, Ю.А.Ковалгин. М., 1989. С.82, 85, 83.

2. Звуковое и телевизионное вещание. А.В.Выходец, В.И.Коваленко, М.Т.Кохно. М., 1987. С.44.

3. Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов. Теория оптических систем. 1973, с.223, с.315, 316.

4. Справочник по средствам автоматики. Под редакцией В.Э.Низэ, И.В.Антика. 1983, с.406.

Изобретение относится к средствам радиовещания и может быть использовано в качестве цифрового микрофона. Техническим результатом является непосредственное преобразование микрофоном звуковых колебаний в двоичные коды. Результат достигается тем, что в заявляемое устройство, содержащее корпус преобразователя и куполообразную диафрагму с гофрированными подвесами, вводятся источник импульсного излучения, первая, вторая и третья апертурные диафрагмы, конденсор, нейтральный светофильтр клинообразной формы, направляющая его перемещения, объектив, по оптической оси которого и под углом 45° к ней расположены последовательно друг за другом шестнадцать полупрозрачных микрозеркал, на стороне корпуса, к которой повернуты микрозеркала, расположены шестнадцать фотоприемников, выходы которых подключены к входам блока импульсных усилителей, и генератор импульсов. 2 ил.

Преобразователь "звук - код", содержащий непрозрачный корпус соответствующей формы, приемник давления в форме куполообразной диафрагмы, прикрепленный гофрированными подвесами к корпусу преобразователя, в котором напротив куполообразной диафрагмы имеется соответствующее число отверстий для прохода сигналов звука к внутренней стороне куполообразной диафрагмы, отличающийся тем, что в преобразователь "звук - код" введены источник импульсного излучения, по оптической оси которого последовательно расположены первая апертурная диафрагма в первой непрозрачной перегородке, на соответствующем расстоянии от источника импульсного излучения расположен и жестко закреплен конденсор, на соответствующем расстоянии от первой непрозрачной перегородки расположена вторая непрозрачная перегородка, в которой закреплена вторая апертурная диафрагма, а ось ее совпадает с оптической осью конденсора, осью первой апертурной диафрагмы и оптической осью источника импульсного излучения, на соответствующем расстоянии от второй перегородки расположена третья непрозрачная перегородка, в которой расположена третья апертурная диафрагма и к которой прикреплена направляющая с размещенным на ней нейтральным светофильтром клинообразной формы, имеющий линейно увеличивающийся коэффициент поглощения излучения источника импульсного излучения, по нижней части основания клина нейтральный светофильтр плотно охвачен соответствующим непрозрачным материалом, который с обоих боковых сторон нейтрального светофильтра образует выступы, входящие в загибы направляющей и удерживают нейтральный светофильтр при его перемещении по направляющей, со стороны, обращенной к куполообразной диафрагме охватывающий материал соединен с полым стержнем с верхней внутренней центральной частью куполообразной диафрагмы, направляющая в центре имеет отверстие диаметром, равным диаметру третьей апертурной диафрагмы, оптическая ось отверстия направляющей совпадает с оптической осью конденсора, за третьей перегородкой расположена четвертая непрозрачная перегородка, в которой расположен объектив, оптическая ось которого совпадает с оптическими осями третьей и второй апертурных диафрагм и оптической осью конденсора, по оптической оси объектива и под углом 45° к ней последовательно друг за другом и соответственно числу разрядов в коде жестко закреплены шестнадцать полупрозрачных микрозеркал, каждое из которых содержит светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5, каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток импульсного света, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода, на стенке корпуса, к которой повернуты полупрозрачные микрозеркала, расположены с первого по шестнадцатый соответствующие фотоприемники, принимающие отраженные от микрозеркал излучения и выдающие электрические импульсы в свои импульсные усилители в блоке импульсных усилителей, которых в блоке по числу разрядов в коде, выходы блока импульсных усилителей являются первым-шестнадцатым информационными выходами преобразователя "звук - код".