Преобразователи-излучатели электроакустические

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 23:07, 17 ноября 2016.


Электроакустические преобразователи - устройства для преобразования акустических колебаний в электрические и обратно (пьезоэлементы, микрофоны, телефоны, громкоговорители и др.) и технические устройства в которых эти преобразователи используются.[1]

Общие положения

Электроакустический преобразователь-излучатель характеризуется чувствительностью, равной отношению Р на определенном расстоянии от излучателя на оси характеристики направленности к или ; внутренним сопротивлением, представляющим собой нагрузку для источника электрической энергии; акустоэлектрическим КПД

где активная излучаемая акустическая мощность;
активная электрическая потребляемая мощность.

Конструкции акустоэлектрических преобразователей существенно зависят от их назначения и применения и поэтому весьма многообразны. К акустоэлектрическим преобразователям может быть отнесен весьма широкий круг окружающих нас приборов, элементов различных электрических сетей, линий связи и управления и т.п.

Степень возможной опасности создания акустоэлектрического канала утечки информации зависит от коэффициента преобразования акустоэлектрического преобразователя - чем он выше, тем больше мощность (напряжение) преобразованного в электрический опасного сигнала при одинаковой мощности акустического сигнала:

Существенным в этом соотношении является то, что в состав коэффициента преобразования входит величина механического сопротивления соответствующего акустоэлектрического преобразователя, связанная с величиной трения перемещающихся под воздействием акустического поля элементов. Величина чувствительности акустоэлектрических преобразователей определяется в милливольтах опасного электрического сигнала к звуковому давлению опасного акустического сигнала в Па, т.е. мВ/Па. На практике часто сравнивают чувствительность акустоэлектрических преобразователей с чувствительностью специально созданных акустоэлектрических преобразователей, таких, как микрофоны. Например, у конденсаторного электретного микрофона МКЭ-3 чувствительность по свободному акустическому полю на частоте 10 кГц не более 3 мВ/Па, у электродинамических миниатюрных микрофонов ММ-5 средняя чувствительность в диапазоне частот 0,5 - 5,0 кГц на сопротивление нагрузки не менее 0.6 мВ/Па (для низкоомных - 600 Ом) и 1,2 мВ/Па (для высокоомных - 1200 Ом).

Сравнение акустопреобразовательных элементов показывает, что некоторые из них по "чувствительности" близки к специально созданным для преобразования звуковой энергии в электрическую (микрофонов). Так, например," чувствительность "некоторых звонковых цепей телефонных аппаратов достигает 0,15-0,4 мВ/Па.

Электроакустические преобразователи могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Обратимыми называются такие преобразователи, которые преобразуют акустические колебания в электрические сигналы и обратно. Необратимые электроакустические преобразователи такими способами не обладают.[2]

Виды электроакустических преобразователей

Электромагнитный преобразователь

Электромагнитный преобразователь состоит из подковообразного магнита, подвижной мембраны и катушки, к которой подводится или с которой снимается переменное напряжение. Электромагнитный преобразователь является обратным, он может служить в роле телефона или микрофона.

Рис. 1 Электромагнитный преобразователь

Электродинамиеский преобразователь

Рис. 2 Электродинамический преобразователь

При протекании тока по катушке возникают колебания диффузора, которые вызывают звуковые волны, так устроен громкоговоритель или динамик.

Электродинамический преобразователь может работать и в качестве микрофона, тогда под действием звуковых волн возникают колебания диффузора (Д), а в катушке наводится переменное напряжение, следовательно, этот преобразователь является обратимым, он имеет высокую чувствительность, хорошую равномерность по диапазону частот, малый коэффициент нелинейных искажений, поэтому хорошо электродинамический преобразователь широко используется в системах связи.

Электростатический преобразователь

Рис. 3 Электростатический преобразователь

Под действием звуковых колебаний мембрана колеблется, изменяется расстояние между ней и корпусом, а следовательно и их взаимная емкость. Эти изменения фиксируются усилителем.

Электростатический преобразователь – это конденсаторный или электронный микрофон. Он является необратимым, имеет хорошую равномерность и малый коэффициент нелинейных искажений. Недостатком является низкая чувствительность в режиме микрофона, поэтому требуется усилитель с большим коэффициентом усиления.

Пьезоэлектрический преобразователь

Рис. 4 Пьезоэлектрический преобразователь

В пластине кварца прикреплены два электрода (Э1, Э2). За счет прямого пьезоэффекта под действием приложенного напряжения пластина начинает колебаться, и возникают звуковые колебания. В таком режиме пьезоэлектрический преобразователь используется в качестве вызывных устройств, телефонов, звуковых индикаторов и т. д. За счет обратного пьезоэффекта из-за колебания пластины на электродах возникает переменное напряжение, в этом случае преобразователь может быть использован в режиме сенсорных кнопок, но из-за низкой чувствительности он не применяется в качестве микрофона.

Угольный преобразователь

Рис. 5 Угольный преобразователь

В угольном преобразователе корпус (К) заполнен мелкой угольной пылью, мембрана (М) изолирована от корпуса. Под действием звуковых колебаний происходит уплотнение или разряжение угольного порошка, поэтому сопротивление в цепи микрофона меняется и возникает электрический сигнал. Данный преобразователь является необратимым и используется только в качестве микрофона. Из-за больших нелинейных искажений и заметной неравномерности в диапазоне частот в современных системах связи угольный преобразователь не используется.

См. также

  • http://www.f-mx.ru/kommunikacii_svyaz_cifrovye_pribory_i/akustoelektricheskie_preobrazovatelia.html
  • http://vse-lekcii.ru/zheleznodorozhnyj-transport/ats/elektroakusticheskie-preobrazovateli