Пьезоэлектрический микрофон Советский патент 1993 года по МПК H04R17/02 

(Л

С

Использование: предназначено для комплектации цифровой аппаратуры. Сущность изобретения: пьезоэлектрический микрофон содержит чувствительный элемент из пьезокомпозиционного материала связностью 3-3, одна из фаз которого является газообразной средой, и оболочку, охватывающую без зазора всю поверхность чувствительного элемента. Оболочка выполнена из диэлектрического материала. Приводится формула, связывающая толщину стенки оболочки с упругими константами материалов оболочки, чувствительного элемента и геометрическими размерами чувствительного элемента. Микрофон также содержит основание, связанное с частью внешней поверхности оболочки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электроакустическим преобразователям, а именно к микрофонам, предназначенным для комплектации бытовой аппаратуры.

Сущность изобретения состоит в том, что в пьезоэлектрическом микрофоне чувствительный элемент выполнен из пьезоком- позиционного материала связностью 3-3, одна из фаз которого является газообразной средой, воспринимающий давление упругий элемент выполнен в виде оболочки из диэлектрического материала, охватывающей всю поверхность чувствительного элемента без зазора, а толщина стенки d оболочки удовлетворяет соотношению:

Sk/Em- Lit,

где Ek - модуль Юнга пьезокерамики, N Em - модуль Юнга материала оболочки, Sk - площадь сечения чувствительного

элемента плоскостью, перпендикулярной

направлению поляризации.

Lk - периметр сечения чувствительного элемента плоскостью, перпендикулярной направлению поляризации, а также при сохранении указанных отличий в том, что микрофон содержит основание, с которым связана часть внешней поверхности оболочки.

Изобретение направлено на создание пьезоэлектрического микрофона с удовлетворительной равномерностью амплитудно- частотной характеристики, что позволяет использовать его в бытовой технике, а также при сохранении его характеристик, на обеспечение надежного крепления в бытовой аппаратуре, например в магнитофоне или в телефоне.

В указанной конструкции наличие механической связи между упругим элементом и участком чувствительного элемента приводит к механическим резонансам, обуславливающим существенную неравномерность амплитудно-частотной характеристики, несо

а

со

К)

со

зависимо от выбора конструкции чувствительного элемента и материала, из которого он сделан. Преобразовать эту связь в рамках известной конструкции не представляется возможным.

Изобретение поясняется фиг. 1-3.

Микрофон состоит из чувствительного элемента 1, оболочки 2 и основания 3.

Микрофон работает следующим образом,

Давление воспринимается оболочкой, охватывающей всю поверхность чувстви- тельного элемента, что исключает механические резонансы.

Давление, воспринимаемое оболочкой передается на чувствительный элемент, в результате чего он деформируется в направлении поляризации, а на его электродах по- является заряд, Наличие оболочки исключает проникновение звуковой волны внутрь пор чувствительного элемента и тем самым исключает компенсацию заряда зарядами, обусловленными поперечным пьезоэффектом. Так как газообразное на

полнение пор чувствительного элемента

обладает большой сжимаемостью, воздействие волны на боковую поверхность чувствительного элемента также не приводит к появлению компенсирующих зарядов.

Толщина стенки оболочки должна быть таковой, чтобы ее жесткость не увеличивала жесткость чувствительного элемента и не снижала тем самым его чувствительность.

Чувствительный элемент, состоящий из пьезокомпозиционного материала со связно- стью 3-3, реализован выжиганием органических наполнителей. Оболочка выполнена нанесением на чувствительный элемент вик- синта. Сборка микрофона произведена в атмосфере (воздухе). При этом была достигнута неравномерность амплитудно-частотной характеристики не более 4 дБ.

, Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в вариантах конструкции микрофона фиг. 2,3 также составила не более 4 дБ.

В конструкции пьезоэлектрического микрофона, представленной на фиг. 1, звуковая волна воздействует на всю наружную поверхность оболочки 2, которая передает воздействие на чувствительный элемент 1, и на нем возникает напряжение, пропорциональное давлению звуковой волны.

В варианте конструкции пьезоэлектрического микрофона, представленном на фиг. 2 звуковая волна воздействует нЈ поверхность оболочки 2, перпендикулярную направлению поляризации, которая передает воздействие на поверхность чувствительно5

5 0

5

0

5 0

45

50

55

го элемента 1. На его противоположную поверхность через оболочку со стороны основания 3 действует реакция опоры на передаваемое чувствительным элементом давление звуковой волны. При этом давление звуковой волны действует и на боковую поверхность оболочки, которая, в свою очередь, передает это давление на поверхность основания, прилегающую к поверхности оболочки. Со стороны основания мембрана передает на чувствительный, элемент реакцию опоры. Таким образом, чувствительный элемент испытывает всестороннее сжатие, и на нем возникает напряжение, пропорци- ональное давлению звуковой волны.

В варианте конструкции пьезоэлектрического микрофона, представленном на фиг.З, звуковая волна воздействует на поверхности оболочки 2. перпендикулярные направлению поляризации, которые передают воздействие на поверхность чувствительного элемента 1. Давление звуковой волны на поверхность оболочки, охватывающей боковые стенки чувствительного элемента , передается на поверхность основания 3, прилегающую к поверхности мембраны. Со стороны основания оболочка передает на чувствительный элемент реакцию опоры. Таким образом, чувствительный элемент испытывает всестороннее сжатие, и на нем возникает напряжение, пропорциональное давлению звуковой волны.

Формула из обретения

-Sk/Em Lk, где Ek - модуль Юнга пъезокерамики;

Em - модуль Юнга материала оболочки;

Sk площадь сечения чувствительного элемента плоскостью перпендикулярной направлению поляризации;

Lk - периметр сечения чувствительного элемента плоскостью, перпендикулярной направлению поляризации,

Фиг. 1

Фиг-j