Микрофон Советский патент 1991 года по МПК H04R9/08 

Изобретение относится к технике связи, электроакустике, а также может быть использовано в измерительной технике для регистрации звуковых колебаний низкой и инфранизкой частоты.

Цель изобретения - повышение точности за счет расширения низкочастотного ди- апазона работы и повышение общей чувствительности микрофона за счет уменьшения демпфирующих воздействий на мембрану, устранения паразитных электрических связей между мембраной и плоской спиралевидной катушкой индуктивности и определения оптимальных соотношений размеров элементов микрофона,

На чертеже изображен микрофон, разрез.

Микрофон содержит корпус 1, защитную крышку 2, упругую мембрану 3 с электрически изолированным токопроводящим центром (диском) 4, газопроницаемую диэлектрическую пластину 5 с центральным от- верстием 6, плоскую спиралевидную катушку 7 индуктивности и автогенератор 8.

Устройство работает следующим образом.

Акустическое давление Р воздействует на упругую мембрану 3 с изолированным токопроводящим диском 4 через решетчатую крышку 2. Подача питания и съем сигнала осуществляется через выводы автогенератора 8. Подключенная к автогенератору 8 плоская спиралевидная катушка 7 индуктивности, имея собственную индуктивность LL, и емкость CL образуют колебательный контур LL€L, обладающий полным сопротивлением Z°. Введение токопрово- дящего электрически изолированного центра 4 мембраны 3 в окружающее индуктивность 7 поле высокой частоты снижает ее индуктивность Ц. и полное сопротивление Z° до остаточных значений LL - LOCT;

Z° - 7ОСТ

что приводит к возрастанию частоты колебаний автогенератора 8 и снижению амплитуды генерируемого высокочастотного напряжения.

Таким образом, воспринимаемое упругой мембраной с токопроводящим электрическим изолированным центром 4 акустическое давление преобразуется в изменение частоты и амплитуды колебаний автогенератора 8. Для снижения демпфирования и расширения частотного диапазона микрофона диэлектрическая пластина 5 и установленная на ней плоская спиралевидная катушка 7 индуктивности выполнены в виде газопроницаемой решетки с центральным отверстием 6, диаметр которого равен диаметру внутреннего витка спиралевидной индуктивности 7. При этом диаметр внешнего витка DBH плоской спиралевидной

катушки индуктивности определяет габаритные размеры токопроводящего электрически изолированного неферромагнитного диска 4 на поверхности упругой мембраны 3, а толщина диска 4 b определяется соотношением

ь (з-5) а,

где д - глубина проникновения высокочастотного тока в тело диска:

5

0

5

0

5

0

5

2

СОу/и/ о

где (й- частота тока автогенератора в плоской катушке, Гц;

i - относительная магнитная проницаемость материала диска;

у - удельная проводимость материала диска;

jUQ - магнитная постоянная, равная в системе СИ 4п Гн/м.

При увеличении диаметра центрального отверстия 6 больше, чем диаметр внутреннего витка DDH индуктивности 7, уменьшается ее механическая жесткость, а при уменьшении диаметра увеличивается демпфирующее воздействие на мембрану.

При увеличении габаритов токопрово- дящей площадки 4 мембраны 3 увеличивается паразитная емкостная составляющая См и чувствительность микрофона снижается, а уменьшение диаметра площадки до величины, меньшей диаметра внешнего витка DBH спиралевидной катушки индуктивности, снижает экранный эффект, а также чувствительность микрофона. Выбор толщины b неферромагнитного металла то- копроводящей изолированной площадки в пределах отношения b (3-5) д от глубины д проникновения высокочастотного тока

t- обеспечивает минимальную массу мембраны при максимальной чувствительности микрофона. Величина зазора h между токо- проводящей площадкой мембраны и плоскостью спиралевидной катушки

« индуктивности определяется величиной ZOCT - остаточным полным сопротивлением колебательного контура автогенератора, которое определяется отношением 2°ст „ (0i2-0.5)Z°.

где Z° - начальное полное сопротивление колебательного контура со спиралевидной плоской катушкой индуктивности.

При уменьшении зазора h до величины, при которой остаточное полное сопротивле- Htw колебательного контура ZOCT станет

меньше 0,22°, работа генератора становится неустойчивой и возможен срыв генерации, а при увеличении зазора h, соответствующему величине остаточного полного сопротивления колебательного контура, выше 0,5Z° чувствительность микрофона падает.

При мембране из фторпласта толщиной 5 мкм с диаметром 16 мм, диаметром токо- проводящей части, равной диаметру внеш- него витка катушки Ьвн 10 мм и диаметром отверстия пластины, равным диаметру внутреннего витка катушки 0Вн 2 мм, частоте генератора 24 МГц и напряжении питания 30 В получена чувствительность по давле- нию 240 МВ/бар, что в 5-8 раз превышает чувствительность известных промышленных микрофонов на частоте 5 Гц.

Формула изобретения

Микрофон, содержащий корпус с защитной крышкой, установленную в корпусе диэлектрическую пластину, плоскую спиральную катушку индуктивности, размещенную на обращенной к защитной крышке стороне диэлектрической пластины и подключенную к автогенератору, и упругую

мембрану, установленную в корпусе параллельно диэлектрической пластине с зазором относительно катушки индуктивности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен диск из электропроводного неферромагнитного материала, закрепленный на обращенной к спиральной катушке стороне мембраны и электрически изолированный от мембраны, при этом в центре и по периферии диэлектрической пластины выполнены сквозные отверстия, причем диаметр центрального отверстия равен диаметру внутреннего витка спиральной катушки индуктивности, а диаметр D и толщина b диска удовлетворяют условию

D (1,0-1,1) -DBH.

где DBH - диаметр внешнего витка спиралевидной катушки;

b (3 -5) , где ш - частота тока автогенератора;

р - относительная магнитная проницаемость материала диска;

у - удельная проводимость материала диска;

/Аэ магнитная постоянная.

Изобретение относится к технике связи, электроакустике. Цель изобретения - повышение точности, что обеспечивается за счет расширения низкочастотного диапазона работы, и повышение общей чувствительности вихретокового (электродинамического) микрофона путем уменьшения демпфирующих воздействий. Микрофон содержит корпус 1, крышку 2, упругую мембрану 3 с изолированным неферромагнитным токопроводя- щим диском 4, автогенератор 8. подключенную к автогенератору 8 плоскую спиралевидную катушку 7 индуктивности, закрепленную на диэлектрической пластине 5. Новым в устройстве является то, что в упругой мембране 3 на поверхности ее центральной части, вводимой в высокочастотное поле плоской спиралевидной катушки 7 индуктивности, устанавливается токопрово- дящий, неферромагнитный и электрически изолированный диск, причем величина зазора между токопроводящим диском 4 и плоскостью спиралевидной катушки 7 индуктивности определяется по величине полного сопротивления колебательного контура, а диэлектрическая пластина 5 выполнена в виде газопроницаемой решетки с центральным отверстием 6, равным диаметру внутреннего витка плоской спиралевидной катушки 7 индуктивности, 1 ил. сл С о го сл ю Os