Електроакустичний перетворювач

Изобретение относится к электроакустике, в частности, к пьезоэлектрическим преобразователям, и может быть использовано в телефонных аппаратах в качестве широкополосных высокочувствительных телефонов и микрофонов. Ближайшим к заявляемому изобретению по технической сущности и совокупности признаков является пьезоэлектрический преобразователь [Заявка Японии № 1-221967, кл. Η 04 R 17/00, 1989], содержащий акустически жесткий корпус, на котором имеется кольцевой выступ со ступенчатой средней частью, на которую оперта краевой областью непосредственно или с упругой прокладкой круглая металлическая пластина с расположенным на ней пьезоэлектрическим диском меньшего диаметра. На круглой металлической пластине закреплена пластина задней воздушной камеры, в которой выполнены небольшие отверстия, заполненные акустическим резистивным материалом для выравнивания частотной характеристики пьезоэлектрического преобразователя. Пьезоэлектрический преобразователь применен в микротелефонной трубке в качестве микрофона. Такой преобразователь эффективно работает только на низшей моде изгибных колебаний и не позволяет обеспечить высокую чувствительность, как в режиме приема, так и в режиме излучения в широком диапазоне частот из-за больших механических потерь на частотах вне резонанса, связанных с закреплением круглой металлической пластины на ступенчатой средней части кольцевого выступа на корпусе микротелефонной трубки. Кроме того, чувствительность такого преобразователя ограничивается механическими потерями, связанными с наличием резистивных элементов, выравнивающих частотную характеристику путем внесения потерь в широком диапазоне частот. Его резонансная частота определяется диаметрами и толщинами пьезокерамического диска и круглой металлической пластины. При габаритах пьезоэлектрического преобразователя, обеспечивающих установку в микротелефонной трубке, его резонансная частота находится в области средних звуковых частот, а чувствительность в области низких звуковых частот практически равна нулю. Все перечисленные выше особенности прототипа не позволяют достигнуть высокой чувствительности в широком диапазоне частот. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением является создание широкополосного высокочувствительного электроакустического преобразователя путем увеличения соколеблющейся массы и гибкости колебательной системы, минимизации механических потерь в узлах закрепления последней и возбуждения в ней изгибных колебаний на субмодах, применения акустического резонатора с акустически мягкими стенками. Полученные экспериментальным путем относительные размеры цилиндра обеспечивают необходимые и достаточные для решения поставленной задачи гибкость колебательной системы, соколеблющуюся массу и объем акустического резонатора с акустически мягкими стенками, образованного внутренними поверхностями цилиндра, круглой металлической пластины и корпуса. Увеличение внутреннего диаметра цилиндра сверх указанного интервала значений приводит к снижению соколеблющейся массы и амплитуды возбуждаемых изгибных колебаний на субмодах. Уменьшение внутреннего диаметра цилиндра или его высоты вне указанного интервала значений приводит к уменьшению гибкости колебательной системы и объема акустического резонатора с акустически мягкими стенками. В обоих случаях снижается чувствительность электроакустического преобразователя в области низких частот. Сущность изобретения поясняется чертежом. В качестве примера на чертеже изображено сечение в диаметральной плоскости конкретного электроакустическою преобразователя, содержащее корпус 1, в котором нв свободном торце толстостенного цилиндра 2 из упругого акустически мягкого материала установлена круглая металлическая пластина 3 с закрепленным на ней пьезокерамическим диском 4, поверхность нижнего электрода которого имеет электрический контакт с круглой металлической пластиной 3, Круглая металлическая пластина 3 взаимодействует не менее, чем с тремя, расположенными эквидистантно по окружности, упорами 5, связанными с корпусом 1. Внутренний диаметр толстостенного цилиндра 2 составляет 0,6-0,8 D, а его высота - не менее 0,2 D, где D - диаметр круглой металлической пластины 3. Под воздействием приложенного напряжения в круглой металлической пластине 3 с закрепленными на ней пьезокерамическим диском 4 возбуждаются изгибные колебания, обуславливающие акустическое излучение электроакустического преобразователя. Установка круглой металлической пластины 3 на торце толстостенного цилиндра 2 из акустически мягкого материала, например, из пористой резины, обеспечивает условия свободного опирання круглой металлической пластины 3, минимизируя механические потери в узлах ее закрепления и повышая амплитуду колебаний на частотах вне области резонанса, обусловленной низшей модой изгибных колебаний. При взаимодействии круглой металлической пластины 3 не менее, чем с тремя упорами 5. эквидистантно расположенными по окружности, возбуждаются изгибные колебания на частотах субмод благодаря реализации шарнирного соединения в точках взаимодействия, при котором упоры 5 предотвращают смещение круглой металлической пластины 3 в горизонтальной плоскости, давая ей возможность проворачиваться относительно точек взаимодействия. Большая площадь соприкосновения круглой металлической пластины 3 с толстостенным цилиндром 2 обеспечивает увеличение соколеблющейся массы колебательной системы, снижая ее резонансную частоту. Опирание круглой металлической пластины 3 на торец толстостенного цилиндра 2, выполненного, например, из пористой резины, увеличивает гибкость колебательной системы, снижая ее резонансную частоту. Дополнительное увеличение чувствительности электроакустического преобразователя в области низких звуковых частот, обеспечивает акустический резонатор с акустически мягкими стенками, образованный внутренними поверхностями толстостенного цилиндра 2, круглой металлической пластины 3 и корпуса 1. Резонансная частота акустического резонатора находится в области низких звуковых частот благодаря большой гибкости его стенок. В связи с обратимостью электроакустического преобразователя, принцип его работы в качестве микрофона полностью соответствует описанному выше. Электроакустический преобразователь согласно изобретению обладает высокой чувствительностью в широком диапазоне частот благодаря минимизации механических потерь в узлах закрепления на частотах вне резонанса вследствие реализации свободного опирання круглой металлической пластины 3, возбуждению в ней изгибных колебаний на субмодах при шарнирном закреплении в точках взаимодействия с упорами 5, увеличению соколеб-лющейся массы и гибкости колебательной системы, применению низкочастотного акустического резонатора с акустически мягкими стенками. Кроме того, предлагаемый электроакустический преобразователь, по сравнению с известными, обладает значительно большей устойчивостью к воздействию вибраций и ударов, обеспечивая эффективную развязку круглой металлической пластины 3 от корпуса 1, что особенно важно при его применении в качестве микрофона. Эффективность предлагаемого технического решения подтверждена экспериментальной проверкой действующего макета.