Конденсаторный электретный микрофон Советский патент 1987 года по МПК H04R19/01 

Изобретение относится к электроакустическим преобразователям, в частности к конденсаторным электрет- ным микрофонам.

Целью изобретения является обес- пече ние. возможности корректировки чувствительности.

На фиг. 1 изображен конденсаторный электретный микрофон, осевое сечение; на фиг. 2 - диэлектрическое прокладочное кольцо; на фиг. 3 - расположение зон электретной мембраны и электретного слоя неподвижного электрода при параллельности границ зон; на фиг. 4 - диаграмма направленности для случая, показанного на фиг. 3| на фиг. 5 -расположение зон электретной мембраны и злектретного слоя неподвижного электрода при перпендикулярности границ зон; на фиг.6 диаграмма направленности для случая, показанного на фиг. 5.

Микрофон состоит из корпуса 1 с фронтальным.акустическим входом 2. Внутри корпуса расположено металли- .ческое поворотное кольцо 3, имеющее осевые выступы 4 и 4 , проходящие через акустический вход 2 из корпуса 1 наружу. Своей верхней плоскость 5 поворотное кольцо 3 контактирует с отбортовкой f) корпуса 1 . К нижней плоскости поворотного кольца приклеена проводящим клеем круглая элект- ретная мембрана 7, выполненная путем напыления или осаждения из паровой фазы тонкого металлического слоя на пленку из сополимера тетра- фторэтилена с гексафторпопиленом. Электретная мембрана 7 имеет две зоны 7 и 7 с противоположно направленными векторами поляризации и с границей раздела ., по диаметру. Необходимый воздушный зазор 8 между электретной мембраной 7 и неподвиж- круглым электродом 9 с расположеным на нем электретным слоем 10 обеспечивается кольцевой диэлектрической прокладкой 11. Электретный слой 10 имеет две зоны 10 и 10 с противоположно направленными векторами поляризации и границей раздела ,, по диаметру. Неподвижный электрод 9 установлен внутри изоляционной чашки 12 таким образом, что плоскость электретного слоя 10 лежит в плоскости торца 13 чашки. Диаметр неподвижного электрода 9 меньше внутреннего диаметра диэлектрической прокладки 1

0

Для соединения всех деталей в единую конструкцию корпус снизу завальцован так, чтобы обеспечить возможность поворота кольца 3 вокруг оси 0-0, но исключить возможность осевых перемещений деталей с целью стабилизации зазора 8.

Микрофон работает следующим образом.

В исходном положении зона 7 электретной мембраны 7 находится полностью над зоной

5

5

0

5

0

5

0

10

электретного слоя

10, а зона 7 - над зоной 10 , поэтому границы зон -и параллельны. Между зонами электретов возникают электрические поля Е 2 равные по модулю и противоположные по направлению, следовательно разность потенциалов между электретными электродами (7) и (10) равна нулю, поскольку площади зон 7 и 7 , а также 10 и 10 равны между собой (фиг. 3). Наличие электретной мембраны 7 и электретного слоя 10 на неподвижном электроде 9 позволяет повысить напряженность электрического поля в зазоре 8, не повышая потенциала электретной мембраны, что обеспечивает повышение чувствительности микрофона без уменьшения стабильности. В случае, показанном на фиг. 3, чувствительность максимальна.

При падении звуковой волны на мембрану 7 в направлении, параллельном ее плоскости и перпендикулярном границе раздела зон , зоны 7 и 7 оказываются под воздействием акустического давления, имеющего различные фазы. Разность фаз зависит от длины волны и диаметра мембраны 7, поэтому смещение электретной мембраны 7 в сторону электрода 9 в.зонах 7 и 7 будет различным, напряженность поля между зонами 7 и 10 будет отличаться по модулю от напряженности между зонами 7 и 10 и между электретной мембраной и неподвижным электродом 9 с электретным слоем 10 возникает разность потенциалов. Эта разность будет меняться с частотой действующего звука, а амплитуда будет пропорциональна амплитуде звука.

Если направление звука, оставаясь 55 параллельным плоскости мембраны 7, будет менять угол с границей раздела зон О,-О л то разность фаз звуково-I I -: f

го давления в зонах / и / будет уменьшаться с уменьшением этого угла

313

разность потенциалов .будет уменьшаться. Таким образом, диаграмма направленности микрофона будет иметь форму восьмерки с направлением лепестков, перпендикулярным границе раздела зон О,-О, (фиг. 4).

За выступы 4 и 4 поворотного кольца 3 повернем электретную мембрану 7 вокруг оси .0-0 например, на 90 относительно исходного положения (фиг, 5 и 6).

В этом случае границы зон 0,-0 и 02-02 будут взаимно перпендикулярны. Электрическое поле между электретной мембраной 7 и .неподвижным электродом 9 с электретным слоем 10 возникает только в Квадрантах I и III, так как з.аряды электретов на поверхностях, обращенных друг к другу, будут разноименными именно в этих квадрантах. В квадрантах II и IV заряды будут одноименными, и поля не будет, что при прочих равных условиях приведет к уменьшению чувствительности микрофона вдвое из-за уменьшения эффективной площади взаимодействия электретов вдвое. Таким образом, путем поворота электретной мембраны можно регулировать уровень чувствительности.

При направлении падения звуковой волны параллельно плоскости мембраны 7 вдоль биссектрисы А-А (фиг. 6) I квадранта (угла между границами , и О.-О) возникает разность фаз акустического давления в квадрантах I и III, между электретами мембраны 7 и

4

электрода 9 также возникает разность потенциалов.

При угле 90 между осями О,-0 и Oj-Од диаграмма направленности имеет форму восьмерки лепесток которой повернут относительно исходного положения на угол 45.

Таким образом, путем поворота кольца с злектретной мембраной можно сканировать акустическое поле без переориентации микрофона.

Электретную мембрану выполняют диаметром, меньшим внутреннего диамет- ра прокладок, с той целью,чтобы при поворотах кольца укрепленная на нем электретная мембрана не повреждалась силами трения.

20

Формула изобретения

Конденсаторньй электретный микрофон, содержащий установленные в корпусе электретную мембрану, имеющую

25 по крайней мере две зоны с противоположно направленными векторами поля-. ризации, неподвижный электрод и ди- электрическую прокладку между ними, отличающийся тем, что,

30 с целью корректировки чувствительности, в нем электретная мембрана укреплена на поворотном кольце, установленном между корпусом и диэлектрической прокладкой, а на неподвижном электроде расположен электретньй

35

слой, также имеющий по крайней мере две зоны с противоположно направленными векторами поляризации.

J

cpue.Z

фие.З

i фиг 5

(риеб

Изобретение относится к электроакустическим преобразователям и позволяет обеспечить корректировку чувствительности микрофона. Элект- ретная мембрана 7 размещена на поворотном кольце 3, установленном между корпусом 1 и диэлектрической прокладкой 11. Наличие электретного слоя 10 на неподвижном электроде 9 способствует повышению напряженности электрического поля в зазоре 8 без повьшения потенциала мембраны 7. Падение звуковой волны на мембрану 7 приводит к возникновению разности потенциалов между ней и электродом 9, амплитуда которой обусловлена амплитудой звука. Поворотом кольца 3 с мембраной 7 обеспечивается сканирование акустического поля без переориентации микрофона. Электретный слой 10 имеет по крайней мере две зоны с противоположно направленными векторами поляризации. 6 ил. ш (Л ел со 00 фие.1