ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2017 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям и может использоваться в качестве источника акустических колебаний, например, в системах оповещения, пожарной и охранной сигнализации, громкоговорителей в радиосредствах различного назначения, излучателей акустических колебаний дальнего действия (в акустических сфазированных решетках).

Известен электроакустический преобразователь, содержащий диффузородержатель, диффузор, биморфный пьезоэлемент, проводники к источнику электрических колебаний (Куценко А.Н., Раскита М.А. Методическое пособие по курсу «Электроакустика и звуковое вещание». Часть 1. «Громкоговорители». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. С. 25-26).

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя: поглощение значительной части энергии механических колебаний биморфного пьезоэлемента диффузородержателем, к которому биморфный пьезоэлемент жестко прикреплен в трех точках, что снижает акустическое давление и коэффициент полезного действия (кпд) преобразователя.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является электроакустический преобразователь, содержащий соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор и волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний (SU 81244, H04R 17/00, опубликовано в «Бюллетене изобретений» №3 за 1950 г.).

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя: обладает слабым акустическим давлением излучаемых колебаний и низким кпд вследствие значительных потерь энергии на раскачку балансира и статических масс биморфным пьезоэлементом, ненадежностью механической связи биморфного пьезоэлемента с вершиной диффузора из-за наличия промежуточного балансира; габариты скрепленных биморфного пьезоэлемента и балансира не позволяют разместить их внутри диффузора; сложность конструкции из-за наличия балансира и статических масс; кроме того, недостаточная дальности действия.

Техническая задача: увеличение акустического давления и кпд, повышение надежности и компактности, упрощение конструкции электроакустического преобразователя; кроме того, увеличение дальности действия путем обеспечения увеличения площади диффузора.

Согласно изобретению в электроакустическом преобразователе, содержащем соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор и волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний, биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной.

Кроме того, к вершине диффузора, внутри или снаружи, присоединены дополнительные биморфный пьезоэлемент и волновод.

На фиг. 1 показан электроакустический преобразователь, общий вид в диаметральном сечении. Электроакустический преобразователь содержит соосно скрепленные диффузородержатель 1, диффузор 2 с вершиной 3, волновод 4 и биморфный пьезоэлемент 5 с периферией 6; проводники 7 к источнику электрических колебаний (не показан); ось обозначена позицией 8. Волновод 4 в виде тонкостенного конуса (с обычным отношением диаметра биморфного пьезоэлемента к толщине стенки конуса не менее 100), жестко соединенного с биморфным пьезоэлементом 5 по периферии 6, установлен сужением его корпуса в сторону от периферии 6 к вершине 3 диффузора 2, биморфный пьезоэлемент 5 оснащен выпуклой мембраной 9. Биморфный пьезоэлемент 5 с волноводом 4 могут быть установлены в зависимости от требований к габаритам устройства внутри или снаружи диффузора (наружные показаны штриховыми линиями), а согласно п. 2 формулы - внутри и снаружи.

В исходном состоянии электрические колебания не подаются по проводникам 7 к биморфному пьезоэлементу 5. Электроакустический преобразователь не излучает акустические колебания.

Электроакустический преобразователь работает следующим образом.

На биморфный пьезоэлемент 5 параллельной или последовательной схемы подключения его двух пьезоэлектрических слоев (на фиг. 1 показана параллельная схема) подают по проводникам 7 электрические колебания резонансной частоты. Биморфный пьезоэлемент 5 передает со своей периферии 6 возникшие в нем механические колебания волноводу 4, выполненному в виде тонкостенного конуса (позволяющего с наименьшими потерями передавать механические колебания), и к вершине 3 диффузора 2. Это приводит к одновременному перемещению всех точек поверхности диффузора 2 вдоль оси 8, колебания которого воздействуют на воздушную среду с образованием в ней акустических колебаний. Выпуклая мембрана 9 является излучающим элементом. При наличии биморфного пьезоэлемента 5 и волновода 4 внутри и снаружи диффузора 2 амплитуды механических колебаний биморфных пьезоэлементов 5 складываются в одном направлении в вершине 3 диффузора 2. Электроакустический преобразователь обеспечивает максимальное акустическое давление на резонансной частоте биморфного пьезоэлемента 5.

Таким образом, благодаря тому, что в электроакустическом преобразователе биморфный пьезоэлемент 5 жестко прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, и оснащению биморфного пьезоэлемента 5 выпуклой мембраной 9 увеличены акустическое давление и кпд, повышены надежность и компактность электроакустического преобразователя, упрощена его конструкция. Биморфные пьезоэлементы 5 и волноводы 4 внутри и снаружи диффузора 2 позволили увеличить площадь диффузора и, как следствие, увеличили дальность действия акустического преобразователя.

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. Биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной. Технический результат - повышение звукового давления и кпд, надежности преобразователя, упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электроакустический преобразователь, содержащий соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор и волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний, отличающийся тем, что биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной.

2. Электроакустический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что к вершине диффузора, внутри или снаружи, присоединены дополнительные биморфный пьезоэлемент и волновод.