RU2014758C1

RU2014758C1 - Electroacoustic converter

Info

Publication number: RU2014758C1
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Шалякин
Original assignee: Александр Иванович Шалякин
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: electroacoustics. SUBSTANCE: converter has piezoceramic element, made in form of a disk, holder, convex membrane and base. Peripheral part of the membrane is oriented along the surface of piezoceramic element, edge of the membrane is connected with edge of piezoceramic element. Piezoceramic element is made in form of a plate and attached to the holder for radial deformation. Holes, which are coincided one to the other, are made in base and central parts of piezoceramic element and holder. EFFECT: improved efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано для излучения и приема звуковых колебаний. The invention relates to electroacoustics and can be used for radiation and reception of sound vibrations.

Известен пьезоэлектрический излучатель, содержащий мембрану, соединенную с пьезокерамическим элементом в форме диска. Мембрана жестко соединена по всей плоскости с пьезокерамическим элементом и имеет на краях упругую опору в виде борта. A known piezoelectric emitter containing a membrane connected to a piezoelectric element in the form of a disk. The membrane is rigidly connected along the entire plane with the piezoceramic element and has an elastic support in the form of a bead at the edges.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, а также повышенное рабочее напряжение и энергопотребление. The disadvantages of this device are the design complexity, as well as increased operating voltage and power consumption.

Известен электроакустический преобразователь, содержащий пьезокерамический элемент в форме диска, выпуклую мембрану, закрепленную по краю на пьезокерамическом элементе, держатель и основание, причем в центральных частях держателя и пьезоэлемента выполнены совмещенные между собой сквозные отверстия. Known electro-acoustic transducer containing a piezoceramic element in the form of a disk, a convex membrane fixed along the edge of the piezoceramic element, the holder and the base, and in the Central parts of the holder and the piezoelectric element are made through holes combined with each other.

Данный преобразователь выбран в качестве прототипа. This converter is selected as a prototype.

Его недостатками являются сложная конструкция, большая высота и неравномерная частотная характеристика. Its disadvantages are complex design, high altitude and uneven frequency response.

Техническим результатом использования изобретения является устранение этих недостатков. The technical result of the use of the invention is the elimination of these disadvantages.

Это достигается за счет того, что пьезокерамический элемент выполнен в виде пластины и закреплен на держателе с возможностью радиальной деформации, периферийная часть мембраны ориентирована вдоль плоскости пьезокерамического элемента, а ее кромка соединена с кромкой пьезокерамического элемента, причем в основании выполнено сквозное отверстие, совмещенное с отверстиями в держателе и пьезокерамическом элементе. This is achieved due to the fact that the piezoceramic element is made in the form of a plate and mounted on the holder with the possibility of radial deformation, the peripheral part of the membrane is oriented along the plane of the piezoceramic element, and its edge is connected to the edge of the piezoceramic element, and a through hole combined with holes is made at the base in the holder and piezoceramic element.

На фиг. 1 изображен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - поперечное сечение; на фиг. 3 - преобразователь в действии. In FIG. 1 shows a converter, a general view; in FIG. 2 - cross section; in FIG. 3 - converter in action.

Преобразователь содержит пьезокерамический элемент в форме диска 1, с одной стороны которого закреплена своей кромкой мембpана 2, выполненная, например, из бронзовой фольги. Мембране 2 предварительно придана выпуклая форма, так что между мембраной 2 и пьезокерамическим элементом 1 образован воздушный зазор 3. Пьезокерамический излучатель закреплен на основании 4 с помощью держателя 5, расположенного в центральной части пьезокерамического элемента 1. В пьезокерамическом элементе 1, держателе 5 и основании 4 выполнено отверстие 6. Электроды 7 пьезокерамического элемента 1 соединены электрически гибкими проводниками 8 с источником электрических колебаний. Толщина мембраны 2 меньше толщины элемента 1. The transducer contains a piezoceramic element in the form of a disk 1, on one side of which a membrane 2 is fixed with its edge, made, for example, of bronze foil. The membrane 2 is preliminarily given a convex shape so that an air gap 3 is formed between the membrane 2 and the piezoceramic element 1. The piezoceramic emitter is fixed to the base 4 with a holder 5 located in the central part of the piezoceramic element 1. In the piezoceramic element 1, holder 5 and base 4 hole 6 is made. The electrodes 7 of the piezoceramic element 1 are connected by electrically flexible conductors 8 to a source of electrical vibrations. The thickness of the membrane 2 is less than the thickness of the element 1.

Действие преобразователя в режиме излучения основано на обратном пьезоэлектрическом эффекте. При подаче переменного напряжения происходит радиальная деформация пьезокерамического элемента 1 и колебания связанной с ним мембраны 2, что вызывает преобразование электрических колебаний в звуковые. Отверстие 6 служит для выравнивания статического давления и демпфирования основных колебаний мембpаны 2 и пьезокерамического элемента 1, обеспечивая более равномерную амплитудно-частотную характеристику. Устройство может быть использовано также для приема звуковых колебаний (микрофон). Прослушивать звук можно через отверстие 6 (телефон) или со стороны колеблющейся мембраны 2 (громкоговоритель). The action of the transducer in the radiation mode is based on the inverse piezoelectric effect. When applying an alternating voltage, a radial deformation of the piezoceramic element 1 and oscillations of the associated membrane 2 occur, which causes the conversion of electrical vibrations into sound ones. The hole 6 serves to equalize the static pressure and damp the main vibrations of the membrane 2 and the piezoceramic element 1, providing a more uniform amplitude-frequency characteristic. The device can also be used to receive sound vibrations (microphone). You can listen to the sound through the hole 6 (telephone) or from the side of the oscillating membrane 2 (loudspeaker).

На фиг. 3 для пояснения действия устройства приведены два крайних положения мембраны 2, возникающих при подаче на пьезокерамический элемент 1 напряжений противоположной полярности. In FIG. 3, to explain the operation of the device, two extreme positions of the membrane 2 are shown that occur when voltage of opposite polarity is applied to the piezoceramic element 1.

В случае растягивающей радиальной деформации пьезокерамического элемента 1 происходит прижатие мембраны 2 к пьезокерамическому элементу 1, уменьшение объема под зазором 3 и соответственно появление избыточного давления в области отверстия 6. С наружной стороны мембраны 2 при этом образуется область разряжения. В случае сжимающей радиальной деформации пьезокерамического элемента 1 происходит перемещение мембраны 2 в противоположную сторону, что приводит к увеличению зазора 3, объема воздуха под зазором 3 и появлению пониженного давления в области слухового отверстия 6. При переменном электрическом сигнале возникают звуковые колебания как в области слухового отверстия 6, так и вблизи колеблющейся мембраны 2. In the case of tensile radial deformation of the piezoceramic element 1, the membrane 2 is pressed against the piezoceramic element 1, the volume decreases under the gap 3 and, accordingly, the appearance of excess pressure in the region of the hole 6. A rarefaction region is formed on the outer side of the membrane 2. In the case of compressive radial deformation of the piezoceramic element 1, the membrane 2 moves in the opposite direction, which leads to an increase in the gap 3, the volume of air under the gap 3 and the appearance of reduced pressure in the area of the auditory opening 6. With an alternating electric signal, sound vibrations occur in the area of the auditory opening 6 and near the oscillating membrane 2.

Claims

An electro-acoustic transducer containing a piezoceramic element in the form of a disk, a convex membrane fixed along the edge of the piezoceramic element, a holder and a base, moreover, through holes are made in the central parts of the holder and the piezoceramic element, characterized in that the piezoceramic element is made in the form of a plate and mounted on the holder with the possibility of radial deformation, the peripheral part of the membrane is oriented along the plane of the piezoceramic element, and its omka connected to the edge of the piezoceramic element, wherein the base has a through hole aligned with the holes in the holder and a piezoceramic element.