JP4740586B2 - エレクトレットの表面電圧測定装置 - Google Patents

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本発明は、エレクトレットの表面電圧測定装置に関し、さらに詳しく言えば、振動板組立体とした状態でエレクトレットの表面電圧を測定可能とする技術に関するものである。
コンデンサマイクロホンユニットは、振動板と固定極とをスペーサリングを介して対向的に組み合わせてなる振動板組立体を備えており、このうち固定極側にエレクトレット材を有するユニットがバックエレクトレット方式で、振動板側にエレクトレット材を有するユニットが膜エレクトレット方式と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。
エレクトレット材には、ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などが用いられ、この種のエレクトレット材は例えばコロナ放電などにより直流の高電圧が印加されると分極化し、その電圧除去後においても分極化が残存する特性を有している。
このように、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットにおいては、エレクトレット材をエレクトレット化処理することにより成極電圧を得ているため、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの成極電源が不要でありマイクロホンの電子回路を簡素化できる。また、エレクトレット材自体が電気絶縁性でその成極電圧が漏洩することがないため、成極電圧の漏洩による雑音が発生しない。
特開平１１−８８９８９号公報
しかしながら、直流高電圧を印加してエレクトレット化処理する際、その表面電圧を制御することが困難であるため、エージングによって表面電圧を調整する必要がある。また、エレクトレットの表面電圧に部分的なばらつきがあると、特にバックエレクトレットの場合、振動板が部分的に固定極側に吸着されてしまうことがある。とりわけ、スタジオ収音などに使用されるマイクロホンは、高い性能が要求されることから、表面電圧の調整，表面電圧の部分的なばらつきは深刻な問題となる。
また、バックエレクトレット，膜エレクトレットのいずれの場合においても、エレクトレットの表面電圧が高くなると、振動板が固定極側に引き寄せられて変位する。この変位によって静電容量が高くなり、等価的に表面電位が高くなったことと同様に感度が上昇するとともに、吸着に対しての安定度が低くなる。
エレクトレットの表面電圧の測定は、通常、市販されている非接触型の表面電位計を用いて行われる。この種の表面電位計は、被検査面との距離による測定誤差が少なくなるように設計されているが、振動板と固定極とを組み立てた状態で、そのエレクトレットの表面電圧が適正かどうかまでは測定することができない。
したがって、本発明の課題は、いずれか一方がエレクトレット化処理されている振動板と固定極とを組み立てた状態で、そのエレクトレットの表面電圧が適正かどうかを測定し得るようにすることにある。
上記課題を解決するため、本発明は、コンデンサマイクロホンユニットに含まれる支持リングに張設されている振動板と、絶縁座に支持されている固定極のうちのいずれか一方がエレクトレット化処理されており、そのエレクトレットの表面電圧を測定するエレクトレットの表面電圧測定装置において、上記振動板と上記固定極とを所定のスペーサ手段を介して対向的に配置してなる振動板組立体のうちの上記振動板に音波を与えるスピーカと、パワーアンプを介して上記スピーカを所定周波数で駆動する発振器と、上記振動板と上記固定極間の静電容量をインピーダンス変換するインピーダンス変換器と、上記インピーダンス変換器により駆動されるレベル検出手段とを備え、上記振動板と上記スピーカとが少なくとも内径が上記支持リングの内径とほぼ同一径である円筒状のカプラーを介して音響的に結合されていることを特徴としている。
本発明によれば、実際にマイクロホンとして動作する状態で、エレクトレットの表面電圧を測定するため、感度のばらつきの少ない品質の揃ったエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットを得ることができる。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明によるエレクトレットの表面電圧測定装置を示す模式図で、図２は測定に供される振動板組立体を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、このエレクトレットの表面電圧測定装置においては、振動板組立体１０の状態で、これに含まれているエレクトレット材の表面電圧を測定する。図２に示すように、振動板組立体１０は、支持リング１２に所定の張力をもって張設された振動板１１と、合成樹脂などの絶縁座１４に支持された固定極１３とを電気絶縁性のスペーサリング１５を介して対向的に配置してなる組立体である。
この例において、振動板組立体１０はバックエレクトレットで、固定極１３の振動板１１と対向する面にはエレクトレット化処理された図示しないエレクトレット材（エレクトレット誘電体膜）が貼着されている。
なお、単一指向性ユニットの場合には、固定極１３と絶縁座１４との間に所定容積の後部空気室が設けられるとともに、絶縁座１４と固定極１３とに後部音響端子からの音波を振動板１１の背面に導く音通路孔が穿設される。
振動板１１には、例えば金属蒸着膜を有するＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）などの合成樹脂フィルムが用いられる。この例において、振動板１１は測定される各固定極１３に共通として使用される測定用の振動板であって、実際のユニットの振動系と同一の振動板が用いられる。
このエレクトレットの表面電圧測定装置は、振動板１１と円筒状のカプラー２１を介して音響的に結合されるスピーカ２０と、パワーアンプ４０を介してスピーカ２０を所定周波数で駆動する発振器３０と、振動板１１と固定極１３間の静電容量を検出するインピーダンス変換器５０と、レベル検出手段としてのレベルメータ６０とを備えている。
インピーダンス変換器５０にはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が好ましく用いられ、そのゲートに振動板１１が接続される。固定極１３はＦＥＴ５０の接地側であるソースに接続される。レベルメータ６０はＦＥＴ５０の出力側に接続され、その表示はアナログ，デシタルのいずれであってもよい。
固定極１３に設けられているエレクトレット材の表面電圧を測定するには、その固定極１３をスペーサリング１５を介して振動板１１上に配置して擬似的に振動板組立体１０を組み立てる。そして、発振器３０によりパワーアンプ４０を介してスピーカ２０を所定周波数で駆動し、その音波により振動板１１を振動させる。
これにより、振動板１１と固定極１３との間の静電容量が変化し、ＦＥＴ５０のゲートに加えられる。これにより、ＦＥＴ５０から信号電圧（交流）が出力され、レベルメータ６０に表示される。
このレベルメータ６０の電流の読み値が、発振器３０（パワーアンプ４０）の出力レベルとの関係であらかじめ設定されている基準の閾値内であれば、固定極１３に設けられているエレクトレット材の表面電圧が適正と判断することができる。なお、レベル検出手段に図示しないＣＰＵやマイクロコンピュータなどからなる制御手段を用い、この制御手段に上記判断を行わせることもできる。
このように、本発明によれば、実際にマイクロホンとして動作する状態で、エレクトレットの表面電圧を測定することができるため、感度のばらつきの少ない品質の揃ったエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットが得られる。
なお、膜エレクトレットの場合には、固定極１３側を各振動板１１に対して共通の測定用固定極とし、各振動板１１をカプラー２１上にセットして、このエレクトレットの表面電圧測定装置内で振動板組立体１０を擬似的に組み立ててエレクトレットの表面電圧を測定すればよい。
上記の例とは異なり、あらかじめ図２に示す振動板組立体１０を組み立て、図示しないユニットケース内に組み込む前に、その振動板組立体１０自体をカプラー２１上にセットして、上記したのと同様にしてエレクトレットの表面電圧を測定し、合格した振動板組立体１０をそのままユニットケース内に組み込むこともでき、これによればより確実に感度のばらつきを小さくすることができる。
本発明によるエレクトレットの表面電圧測定装置を示す模式図。 測定に供される振動板組立体を模式的に示す断面図。
符号の説明
１０ 振動板組立体
１１ 振動板
１２ 支持リング
１３ 固定極
１４ 絶縁座
１５ スペーサリング
２０ スピーカ
２１ カプラー
３０ 発振器
４０ パワーアンプ
５０ インピーダンス変換器
６０ レベルメータ

Claims (1)

  1. コンデンサマイクロホンユニットに含まれる支持リングに張設されている振動板と、絶縁座に支持されている固定極のうちのいずれか一方がエレクトレット化処理されており、そのエレクトレットの表面電圧を測定するエレクトレットの表面電圧測定装置において、
    上記振動板と上記固定極とを所定のスペーサ手段を介して対向的に配置してなる振動板組立体のうちの上記振動板に音波を与えるスピーカと、パワーアンプを介して上記スピーカを所定周波数で駆動する発振器と、上記振動板と上記固定極間の静電容量をインピーダンス変換するインピーダンス変換器と、上記インピーダンス変換器により駆動されるレベル検出手段とを備え、上記振動板と上記スピーカとが少なくとも内径が上記支持リングの内径とほぼ同一径である円筒状のカプラーを介して音響的に結合されていることを特徴とするエレクトレットの表面電圧測定装置。
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