Голографический способ построения микрофона Российский патент 2025 года по МПК H04R23/00 G01H9/00 G03H3/00 

Изобретение относится к областям телекоммуникаций, приборостроения, радиоэлектроники и акустической локации и может быть использовано при построении аппаратуры этих областей применения.

Известен способ построения конденсаторных микрофонов [1 - Вахитов Ш.Я. Современные микрофоны. Теория и проектирование. – Санкт-Петербург: изд. СПбГУКиТ, 2003. – С. 118-120, 216-235, 266-292], принятый за прототип, заключающийся в том, что используют электрическую цепь с источником напряжения постоянного тока с активным нагрузочным сопротивлением. Последовательно с источником напряжения постоянного токавключают конденсатор. При построении конденсатора в качестве его обкладок используют неподвижный пластинчатый электрод и мембрану, выполненную из электропроводного материала и жёстко натянутую. Электроды конденсатора разделяют диэлектриком. Под воздействием акустического давления колебания мембраны изменяют ёмкость конденсатора и вызывают появление в электрической цепи переменного тока и переменного напряжения на активном нагрузочном сопротивлении с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. С активного нагрузочного сопротивления снимают переменное напряжение, являющееся выходным электрическим сигналом микрофона.

Способ имеет следующие недостатки:

- ограниченный динамический диапазон измеряемых перемещений мембраны;

- низкая устойчивость к внешним воздействиям на конструкцию микрофона (к ударам, к вибрации);

- нелинейность чувствительности капсюлей конденсаторных микрофонов;

- нелинейность преобразования звукового давления в смещение мембраны микрофона;

- необходимо фантомное питание;

- высокая чувствительность к акустическим помехам в окружающем пространстве.

Техническим результатом изобретения является расширение динамического диапазона допустимых перемещений мембраны микрофона и снижение зависимости чувствительности микрофона от амплитуды интенсивности пучка лазерного светового потока в плоскости фотоприёмного устройства.

Технический результат достигается за счет того, что в способе лазером формируют лазерный световой поток, затем лазерный световой поток направляют на мембрану микрофона, задают угол падения лазерного светового потока на мембрану микрофона, лазерный световой поток модулируют путём перемещений мембраны микрофона, при помощи фотоприёмного устройства измеряют и анализируют параметры модулированного лазерного светового потока, используя выходные сигналы фотоприёмного устройства, формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона. Причем для модуляции мембраной микрофона используют лазерный световой поток со сферическим волновым фронтом, при измерении и анализе параметров модулированного лазерного светового потока используют голографический интерферометр, реализующий пространственно-спектральный метод голографической интерферометрии, на входной плоскости фотоприёмного устройства голографическим интерферометром формируют интерферограмму, по результатам измерения и анализа распределения интенсивности оптического поля и динамики её изменений в плоскости сформированной интерферограммы формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона.

Рассмотрим пример применения способа.

Предлагаемый голографический способ построения микрофона может быть реализован с использованием элементной базы, выпускаемой современной промышленностью, что отвечает критерию «промышленная применимость».

Результатом предлагаемого способа является расширение динамического диапазона допустимых перемещений мембраны микрофона и снижение зависимости чувствительности микрофона от амплитуды интенсивности пучка лазерного светового потока в плоскости фотоприёмного устройства.

Это обусловлено тем, что в способе-прототипе при перемещениях мембраны микрофона, поверхность которой является отражающей для лазерного светового потока, модулируют пространственное положение отражённого лазерного светового потока с плоским волновым фронтом, падающего на фотоприёмное устройство. При этом при изменении в результате модуляции пространственного положения отражённого пучка лазерного светового потока изменяется размер области пересечения этим пучком лазерного светового потока фоточувствительного слоя фотоприёмного устройства и, соответственно этому, изменяется уровень электрического сигнала на выходе фотоприёмного устройства. При перемещениях мембраны микрофона, приводящих к уходу отражённого ей лазерного светового пучка за пределы фоточувствительного слоя фотоприёмного устройства электрический сигнал на выходе фотоприёмного устройства, пропорциональный такому перемещению мембраны микрофона, исчезает, т.е. микрофон теряет работоспособность. В предлагаемом способе микрофон сохраняет работоспособность при значительно более существенных перемещениях его мембраны, т.к. модулируемый лазерный световой поток имеет сферический волновой фронт, является значительно более широким по диаметру в отличие от лазерного светового пучка в способе-прототипе. Такой лазерный световой поток и при значительных по величине перемещениях мембраны микрофона падает на отражательно-пропускающую Фурье-голограмму голографического интерферометра. При этом голографический интерферометр формирует интерферограмму в плоскости фотоприёмного устройства. Используя фотоприёмное устройство измеряют и анализируют распределение интенсивности оптического поля и динамику её изменений в плоскости сформированной интерферограммы и формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона. Таким образом, имеет место расширение динамического диапазона допустимых перемещений мембраны микрофона.

В предлагаемом способе микрофон сохраняет работоспособность при значительно более существенных перемещениях его мембраны, т.к. модулируемый лазерный световой поток имеет сферический волновой фронт, который является значительно более широким по диаметру в отличие от лазерного светового пучка в способе-прототипе. Такой лазерный световой поток и при значительных по величине перемещениях мембраны микрофона падает на отражательно-пропускающую Фурье-голограмму голографического интерферометра. При этом голографический интерферометр формирует интерферограмму в плоскости фотоприёмного устройства. Используя фотоприёмное устройство измеряют и анализируют распределение интенсивности оптического поля и динамику её изменений в плоскости сформированной интерферограммы и формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона. Таким образом, имеет место расширение динамического диапазона допустимых перемещений мембраны микрофона.

Изобретение относится к акустике. В способе лазером формируют лазерный световой поток, затем лазерный световой поток направляют на мембрану микрофона, задают угол падения лазерного светового потока на мембрану микрофона, лазерный световой поток модулируют путем перемещений мембраны микрофона, при помощи фотоприёмного устройства измеряют и анализируют параметры модулированного лазерного светового потока, используя выходные сигналы фотоприёмного устройства, формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона. Причём для модуляции мембраной микрофона используют лазерный световой поток со сферическим волновым фронтом, при измерении и анализе параметров модулированного лазерного светового потока используют голографический интерферометр, реализующий пространственно-спектральный метод голографической интерферометрии, на входной плоскости фотоприёмного устройства голографическим интерферометром формируют интерферограмму, по результатам измерения и анализа распределения интенсивности оптического поля и динамики её изменений в плоскости сформированной интерферограммы формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона. Техническим результатом изобретения является расширение динамического диапазона допустимых перемещений мембраны микрофона и снижение зависимости чувствительности микрофона от амплитуды интенсивности пучка лазерного светового потока в плоскости фотоприёмного устройства.

Голографический способ построения микрофона, заключающийся в том, что лазером формируют лазерный световой поток, затем лазерный световой поток направляют на мембрану микрофона, задают угол падения лазерного светового потока на мембрану микрофона, при помощи фотоприёмного устройства измеряют и анализируют параметры модулированного лазерного светового потока, используя выходные сигналы фотоприёмного устройства, формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона, отличающийся тем, что для модуляции мембраной микрофона используют лазерный световой поток со сферическим волновым фронтом, при измерении и анализе параметров модулированного лазерного светового потока используют голографический интерферометр, реализующий пространственно-спектральный метод голографической интерферометрии, на входной плоскости фотоприёмного устройства голографическим интерферометром формируют интерферограмму, по результатам измерения и анализа распределения интенсивности оптического поля и динамики её изменений в плоскости сформированной интерферограммы формируют электрические сигналы, содержащие информацию об амплитуде и частоте колебаний мембраны микрофона.