CS205694B1

CS205694B1 - Elecrostatic coaxial converter

Info

Publication number: CS205694B1
Application number: CS66579A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Skvor
Original assignee: Zdenek Skvor
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1979-01-30
Publication date: 1981-05-29

Description

Vynález se týká elektrostatického souosého měniče k současnému měření akustického tlaku a objemové rychlosti.The invention relates to an electrostatic coaxial transducer for simultaneously measuring acoustic pressure and volume velocity.

V současné době je častým požadavkem v elektroakustice měřit dvě veličiny, zpravidla akustický tlak a objemovou rychlost, v jednom časovém okamžiku a v jednom místě, což se požaduje například při měření intenzity akustického pole, při měření akustických imitací, při stereofonním a kvadrofonním příjmu apod.Nowadays, it is often required to measure two variables, usually sound pressure and volume velocity, at one point in time at one point, which is required for example in acoustic field intensity measurement, acoustic imitation measurement, stereo and quadrophone reception, etc.

Pří měření intenzity akustického pole je nutné v jednom místě akustického pole měřit současně akustický tlak, akustickou rychlost a fázový posuv, k čemuž se používají dvě čidla, čidlo objemové rychlosti, pracující například na elektrostatickém principu, a kondenzátorový měřicí mikrofon jako čidlo akustického tlaku. Dvě oddělená čidla nesplňují s dostatečnou přesností podmínku měření v jednom místě.To measure the acoustic field intensity, it is necessary to measure acoustic pressure, sound velocity and phase shift at one point in the acoustic field, using two sensors, a volumetric velocity sensor, for example based on the electrostatic principle, and a condenser microphone as an acoustic pressure sensor. Two separate sensors do not meet the measurement condition at one location with sufficient accuracy.

K měření akustických impedancí se v současné době používá například metoda akustického interferometru, která . je však velmi pracná, zdlouhavá a vyžaduje měření na diskrétních kmitočtech.For example, the acoustic interferometer method is currently used to measure acoustic impedances. however, it is very laborious, time consuming and requires measurements at discrete frequencies.

Výše uvedené nevýhody řeší elektrostatický souosý měnič podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z tenké membrány napjaté radiální silou a podepřené na plochách tělesa. Střední volná část membrány je kruhová a vnější volná část membrány má tvar mezikruží a obě části jsou současně pohyblivými elektrodami. Proti pohyblivým elektrodám jsou umís2 těny pevné elektrody, z nichž prstencová elektroda je opatřena průchozími děrami a spočívá na izolantu a pevná vnitřní elektroda spočívá na izolantu.The above-mentioned disadvantages are solved by an electrostatic coaxial converter according to the invention. Its essence is that it consists of a thin membrane tensioned by radial force and supported on the faces of the body. The central free portion of the membrane is circular and the outer free portion of the membrane is annular, and both portions are simultaneously movable electrodes. Fixed electrodes are placed opposite the movable electrodes, of which the annular electrode is provided with through holes and rests on the insulator and the solid internal electrode rests on the insulator.

Měnič podle vynálezu umožňuje současně měřit akustický tlak 1 akustickou rychlost a splňuje vzhledem k malým rozměrům dokonale podmínku měření v jednom bodě akustického pole. Další výhodou měniče podle vynálezu je, že čidlo tlaku i čidlo rychlosti pracují na stejném fyzikálním principu a snadno splňují podmínku shodných přenosových vlastností pokud jde o modul a fázi.The transducer according to the invention makes it possible to simultaneously measure the acoustic pressure 1 at an acoustic speed and, due to its small size, perfectly fulfills the measurement condition at one point of the acoustic field. Another advantage of the converter according to the invention is that the pressure sensor and the speed sensor operate on the same physical principle and easily satisfy the condition of identical transfer properties in terms of module and phase.

Podstata vynálezu a jeho výhody jsou blíže objasněny na popisu příkladu jeho provedení pomocí připojených výkresů, na nichž obr. 1 schematicky znázorňuje řez elektrostatickým souosým měničem, obr. 2 znázorňuje použití měniče podle vynálezu jako měřiče akustických impedancí, obr. 3 znázorňuje zjednodušené analogické schéma měřiče akustických impedancí s měničem podle vynálezu, obr. 4 znázorňuje použití .měniče podle vynálezu pro impulsní měření impedancí,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows a cross-section of an electrostatic coaxial transducer; FIG. 2 shows the use of the transducer according to the invention as an acoustic impedance meter; Fig. 4 illustrates the use of an inverter according to the invention for pulse impedance measurement;

Elektrostatický souosý měnič na obr. 1 sestává z tenké membrány 1, napjaté radiální silou a spočívající na plochách 2 a 3 tělesa 4. Takto vzniklé dvě části membrány 1, střední volná část 5 a vnější volná část 6, které tvoří pohyblivé elektrody dvou elektrostatických čidel. Střední volná část 5 membrány 1 spolu s pev205694 nou vnitřní elektrodou 7, spočívající na Izolantu 8, tvoří kondenzátorový měřicí mikrofon. Kapilára 12 slouží k vyrovnávání atmosferického tlaku v dutině pod membránou 1 s tlakem vně systémů. Vnější volná část 6 membrány 1, pevná prstencová elektroda 9, spočívající v izolantu 10 a opatřená průchozími děrami 11, tvoří gradientní miknofon 1. .řádu, jehož výstupní napětí, za předpokladu, že pohyb membrány 1 je řízen akustickým odporem, je úměrné, akustické rychlosti.The electrostatic coaxial transducer of FIG. 1 consists of a thin diaphragm 1 tensioned by a radial force and resting on the surfaces 2 and 3 of the body 4. The two diaphragm parts 1 thus formed, the central free part 5 and the outer free part 6, are movable electrodes of two electrostatic sensors. . The central free portion 5 of the membrane 1 together with the fixed internal electrode 7 resting on the insulator 8 forms a capacitor measuring microphone. The capillary 12 serves to equalize the atmospheric pressure in the cavity below the membrane 1 with the pressure outside the systems. The outer free part 6 of the diaphragm 1, the fixed annular electrode 9, consisting of insulator 10 and provided with through holes 11, forms a gradient micnophone 1 whose output voltage, proportional to the acoustic resistance, provided the movement of the diaphragm 1 is controlled by acoustic resistance speed.

Vynález může být použit jako měřič akustických impedanci. Elektrostatický souosý měnič podle obr. 2 s membránou rozdělenou na střední volnou část 5 pracuje jako měřicí mikrofon a Vnější volná část 6 jako čidlo objemového posunutí. Objem dutiny 13 mezi membránou 1 a měřeným vzorkem 15 je zcela nepatrný a prakticky se vůbec neuplatní. Průchozí díry 11 čidla objemového posunutí je třeba volit tak, aby jejich akustická hmotnost se neuplatňovala a nedocházelo ke snížení horního mezního kmitočtu mezikruhové části. Akustická hmotnost průchozích děr 11 může být přizpůsobena například jejich kuželovým tvarem.The invention can be used as an acoustic impedance meter. The electrostatic coaxial transducer of FIG. 2 with the diaphragm divided into a central free portion 5 acts as a measuring microphone and the outer free portion 6 acts as a displacement sensor. The volume of the cavity 13 between the membrane 1 and the measured sample 15 is quite small and practically does not apply at all. Through holes 11 of the displacement sensor must be selected such that their acoustic weight is not applied and the upper limit frequency of the annular portion is not reduced. The acoustic weight of the through holes 11 may be adapted, for example, to their conical shape.

Obě čidla vzhledem k potlačení fázových chyb mají společný kmitočet 1. vidu kmitů střední volné části 5 membrány 1 s činitelem jakostíBoth sensors have a common frequency frequency of 1 due to the phase error suppression.

Claims

_Λ SUBJECT

An electrostatic coaxial transducer for electroacoustic measurements, characterized in that it consists of a thin membrane (1) tensioned by radial force and supported on surfaces (2, 3) of the body (4), the central free portion (5) of the membrane (1) being circular and outer the free portion (6) of the membrane (1),

Q = 1.25. The size of the damping determines the width of the cavity 13 and the size and number of through holes 11 in the fixed annular electrode 9. To the electrostatic coaxial transducer for acoustic impedance measurements, a speaker 14 and a diaphragm 1 measure sample 15 through the holes 13. this system is excited.

A simplified analogous diagram of the acoustic impedance measuring system is shown in FIG. 3. The annular part "W" of the transducer is excited by the loudspeaker 14, which is the source of pressure pj by the impedance z ", · and the middle part, which is the pressure sensor" p ", measures the pressure near the measured sample 15 by impedance Z _ax . The compliance c _{av of the} cavity 13 has a negligible value.

The electrostatic coaxial transducer can be used for pulse impedance measurement or absorption coefficient as shown in Fig. 4. The inter-ring part then works as an electrostatic loudspeaker, ie as a source of acoustic pulse. The circular part measures the input and the reflected impulse and based on the Fourier transform it is possible to determine the real and imaginary part of the impedance measurement.

Furthermore, the invention can be used for audiometric measurements. The circular part serves as a pressure source working on the electrostatic principle and the circular part serves as a pressure meter.

OF THE INVENTION has the shape of an annular ring and the two free portions (5, 6) form simultaneously movable electrodes against which a fixed internal electrode (7) resting on the insulator (8) and a fixed annular electrode (9) provided with through holes (11) ) and rests on the insulator (10 J.