1.3.2. Основы электроакустики

Электроакустика раздел прикладной акустики, содержание которого составляют методы расчета и конструирование электроакустических преобразователей.

Преобразователи механических (звуковых) колебаний в электрические подразделяются на электродинамические, электростатические (конденсаторные) и пьезоэлектрические. Важнейшим свойством электроакустических преобразователей является их обратимость, т. е. одно и то же устройство может работать и как приемник акустических колебаний (микрофон), и как их излучатель (громкоговоритель).

Электродинамические преобразователи звуковых колебаний. Основным узлом электродинамического или просто динамического преобразователя является очень легкая звуковая катушка, расположенная в сильном поле на керне постоянного магнита (рис. 2.2).

Рис 1.3. Принципиальная схема электродинамического

Преобразователя

1  Звуковая катушка; 2  мембрана; 3  постоянный магнит с керном

Если на звуковую катушку (1), подать электрические колебания звуковой частоты, то её электрическое поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита (3) и она начнет совершать механические колебания, определяемые частотой и формой возбуждающего сигнала. Если к катушке прикрепить мембрану (2), то она передаст эти колебания в воздух, и преобразователь будет работать как динамический телефон. Если к катушке прикрепить большой диффузор – раструб (3, рис 2.3), то такое устройство будет называться головкой громкоговорителя, или динамиком.

Рис 1.4.. Конструкция электродинамической головки (динамика)

1, 2, 6  Магнит; 3  диффузор; 4 – держатели диффузора; 5  кожух; 7 – звуковая катушка; 8 – керн.

Рассматриваемый преобразователь (рис. 2.2) можно использовать и для преобразования звуковых колебаний в электрические, то есть, как динамический микрофон. Под действием звуковых колебаний мембрана (2), жестко связанная с катушкой (1), вибрирует, пересекая силовые линии магнита (3). В витках катушки при этом возбуждается переменный ток, амплитуда и частота колебаний которого будут строго соответствовать амплитуде и частоте звуковых колебаний. Электрические сигналы, частота и форма которых аналогичны возбуждающим их звуковым колебаниям, называются аналоговыми сигналами, а аппаратура формирующая и обрабатывающая эти сигналы - аналоговой.

Электростатические (конденсаторные) преобразователи звуковых колебаний. В электростатическом преобразователе основным узлом является конденсатор с воздушным диэлектриком, одна из обкладок которого подвижна и может колебаться. Обкладки конденсатора присоединены к полюсам источника постоянного тока. Если пластины конденсатора расходятся, то уменьшается его емкость, а следовательно и заряд конденсатора, так как увеличивается толщина воздушного зазора между пластинами. При сближении пластин – зазор уменьшается, а заряд конденсатора увеличивается (рис. 2.4)

Подвижную обкладку заряженного конденсатора можно использовать как мембрану. Подавая на неё звуковые колебания, с обкладок конденсатора можно снять переменное напряжение, соответствующее частоте и амплитуде звуковых колебаний. Такое устройство будет работать как конденсаторный микрофон.

Рис. 1.5. Устройство