Электретный преобразователь Советский патент 1992 года по МПК H04R19/00 

1

(21)4826930/10 (22)21.05.90 (46)23.12.92. Бюл. № 47

(71)Киевский институт народного хозяйства им. Д.С.Коротменко

(72)Г.В.Рябченко, Н.С.Бром, А.А.Иванов. Б.В.Шапошников и В.И.Красилыцикова

(73)Г.В.Рябченко

(56) Сесслер Г.М. Электреты М.: Мир, 1983, с. 448-449.

Иофе В.К. Справочник по акустике. 1979 с 92-95

Патент США № 3778561, кл. Н 04 R 19/00.1973.

(54)ЭЛЕКТРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Использование: в электронной технике, при изготовлении гидрофонов, датчиков акустической эмиссии, датчиков ударных волн и других преобразователей. Сущность изобретения: размещенные в корпусе и изолированные от него электроды установлены друг относительно друга с зазором, изменяющимся от периферии к центру, металлическая диафрагма, введенная в контакт с электретной пластиной, установлена на корпусе с возможностью регулировки, а элект- ретная пластина выполнена чашеобразной 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении гидрофонов, датчиков акустической эмиссии, звукоснимателей, вибродатчиков, измерителей акустических шумов, кнопочных переключателей, датчиков ударных волн и других электромеханических и электроакустических преобразователей.

Известны электромеханические и электроакустические преобразователи, содержащие электрет. В таких преобразователях одна сторона электрета покрыта металлом и контактирует с корпусом (экраном), а вторая сторона электризована и отделена от центрального электрода слабоупругим диэлектриком или воздухом.

В электроакустических преобразователях в качеств электрета и одновременно мембраны служит тонкая полимерная пленка, изготовленная, например, из тефлона, которая закреплена по краям на прямоугольной или круглой опорной рамке и отделена от электрода воздушным зазором.

Толщина воздушного зазора равна толщине диэлектрической прокладки, располагаемой по периметру между рамкой и электродом. Металлическая пластина, используемая в качестве электрода, содер жит звуковые отверстия диаметром 0,5-1 мм. соединяющие зазор с воздушной полостью под электродом. В результате за счет уменьшения упругости воздушного зазора понижается резонансная частота преобразователя и соответственно увеличивается его чувствительность в диапазоне звуковых частот. Конструкция преобразователя с натянутой на рамку электретной мембраной имеет существенный недостаток, связанный с пониженной чувствительностью, обусловленной тем, что под действием звуковых волн колеблется только центральная часть мембраны, в то время как периферийные ее участки остаются почти неподвижными. Как известно, чувствительность электростатического преобразователя зависит от изменения емкости конденсатора, т.е. от амплитуды колеW

fe

VJ

00

со

бания мембраны. Недостаток также заключается в том, что при больших уровнях звуковых сигналов мембрана залипает на электроде, в результате чего преобразователь полностью теряет свою работоспособность.

Известны технические решения, свободные от этого недостатка. В качестве про- тотипа. выбрано одно из них. Это устройство электретного микрофона, содержащее сопланарно расположенные неподвижные электроды и подвижный электретный чувствительный элемент, размещенный между ними, причем зазор между электродами максимален в центре и уменьшается к периферии за счет того, что электроды выполнены вогнутыми, чтобы совпадать с профилем диафрагмы электрета при работе микрофона. Широкий динамический и частотный диапазоны достигаются за счет неравномерного зазора между электродами, жестко и сопланарно установленными. Недостаток данного технического решения заключается в том, что его конструкция не приспособлена для регулировки АЧХ.

Цель изобретения - обеспечение предела частотного диапазона электретного преобразователя, возможность регулировки АЧХ.

Поставяее ная цель достигается тем, что в электретном преобразователе, содержащем упругую эяектретную мембрану, расположенную на неподвижном, изолированном от корпуса, перфорированном электроде, причем, зазор между электретом и электродом максимален в центре и уменьшается к периферии, мембрана изогнута в форме купола за счет биморфности ее структуры и закреплена по краям, а корпус имеет на боковой поверхности резьбу и наворачиваемую по ней до упора с мембраной металлическую диафрагму.

t

Сущность изобретения заключается в том, что в конструкции микрофона введены элементы, позволяющие осуществлять регулировку АЧХ: взамен одного из неподвижных электродов введена подвижная металлическая диафрагма, расположенная над мембраной и закрепленная на корпусе резьбовым соединением: взамен плоской, неметаллизированной, закрепленной по краям мембраны введена изогнутая в форме купола за счет биморфности ее структуры и не закрепленная по краям мембрана, прижатая между диафрагмой и неподвижным, перфорированным электродом.

Регулирозку АЧХ производили следующим образом.

Путем наворачивания по резьбе диафрагмы прижимали мембрану к неподвижному электроду. В результате изменялась вогнутость мембраны и величина зазора

между ней и неподвижным электродом (см. чертеж). Возможен и другой вариант - мембрана выпуклой стороной обращена в сторону неподвижного электрода, т.е. опирается краями на диафрагму. В этом слу0 чае при наворачивании диафрагмы изменялась величина зазора между мембраной и диафрагмой. При атом металлизированная сторона мембраны касалась неподвижного электрода. Как в первом, так и во втором

5 случае за счет изменения величины зазора и размеров активных зон происходило смещение резонансной частоты преобразователя и соответственно изменялась его АЧХ. В первом случае, кроме того, наряду с изме0 нением величины зазора существенное вли- яние на АЧХ оказывала жесткость мембраны вследствие того, что купол мембраны упирался в центр диафрагмы. Регулировке АЧХ способствовало также наличие

5 незакрепленной по краям мембраны в отличие QT прототипа, где мембрана закреплена по контуру. Использование незакрепленной мембраны позволяло регулировать зазор в узкой периферийной активной зоне элект0 рета - при наворачивании диафрагмы снижался купол мембраны, расширялись ее края, соответственно уменьшался угол каса-. ния между мембраной и электродом (или диафрагмой).

5 На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.

Электретная пластина 1 из тефлона Ф4МБ сформирована в виде купола, покрыта слоем серебра 2 и электризована в корон0 ном разряде со стороны вогнутой поверхности 3. Пластина 1 приведена в уп- ругосжатое состояние металлической диафрагмой 4, которая связана с металлическим корпусом 5 резьбовым соединением. Вели5 чина прогиба пластины, определяемая толщиной воздушного зазора в центре пластины, находится в пределах 5-20 мкм и регулируется путем нэворачивания диафрагмы на корпус. В свободном состоянии

0 величина прогиба пластины составляет несколько десятков микрон. Центральный металлический электрод 6, содержащий одно или несколько звуковых отверстий, закреплен и изолирован от корпуса 5 с помощью

5 диэлектрической втулки 7 из оргстекла. Электрический контакт центрального сигнального провода с электродом 6 создается пружиной8, металлической втулкой 9 и штырем 10, изолированным от металлического корпуса разьема 11 (СР-50) с помощью фторопластовой втулки 12. В электретном преобразователе мембрана имеет форму купола и представляет собой биморфную металл-полимерную структуру. Вогнутость мембраны появляется после наплавления и последующего ее снятия с металлизированной слюдяной поверхности. В отсутствии давления со стороны диафрагмы мембрана находится в максимально-вогнутом состоянии за счет влияния перенесенного со слю- ды металлического покрытия (серебра). Путем наворачивания по резьбе диафрагмы создается давление на мембрану и она приходит в упруго-сжатое состояние аналогично пружине. Под давлением диафрагмы купол снижается, края расширяются и уменьшается вогнутость мембраны, однако, после снятия давления со стороны диафрагмы путем отворачивания ее по резьбе мембрана восстанавливает за счет упругости свою первоначальную форму Таким обра /

2

/ //

зом, регулировку вогнутости мембраны и степени ее упруго-сжатого состояния осуществляют наворачиванием по резьбе диафрагмы, и конструктивным признаком характеризующим упруго-сжатое состояние, является наличие упора между мембраной и диафрагмой.

Формула изобретения Электретный преобразователь, содержащий размещенные в корпусе и изолированные от него упругую электретную пластину и электрод, установленные друг относительно друга с зазором, изменяющимся от периферии к центру, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулировки предела частотного диапазона, в него введена металлическая диафрагма, введенная в контакт с электретной пластиной, установленная на корпусе с возможностью регулировки, а электретная пластина выполнена чашеобразной.

2 3

II