RU2029444C1

RU2029444C1 - Electroacoustic transducer

Info

Publication number: RU2029444C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Борецкий; В.Н. Герасимук; С.А. Котляр; Б.В. Седов; А.В. Бондарчук
Original assignee: Борецкий Александр Александрович
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: telephone sets. SUBSTANCE: electroacoustic transducer has case accommodating cylinder of acoustically soft flexible material whose loose end carries round metal strip with piezoceramic disk attached to it and having diameter equal to that of at least three stops joined with case and placed equidistantly over periphery of round metal strip, on its outer side. Piezoceramic disk diameter is smaller than that of round metal strip. The latter is installed for engagement with stops and has diameter D. Inner diameter of cylinder made of acoustic flexible material is 0.6-0.8 of D and its height is at least 0.2 of D. EFFECT: improved sensitivity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроакустике, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям, и может быть использовано в телефонных аппаратах в качестве широкополосных высокочувствительных телефонов и микрофонов. The invention relates to electroacoustics, in particular to piezoelectric transducers, and can be used in telephones as high-bandwidth high-sensitivity telephones and microphones.

Известен пьезоэлектрический дисковый преобразователь [1], выполненный в виде круглой металлической пластины с закрепленными на ней с двух сторон пьезокерамическими дисками меньшего диаметра, опертой по краю на жесткий корпус цилиндрической формы. A known piezoelectric disk transducer [1], made in the form of a round metal plate with piezoceramic disks of smaller diameter fixed on both sides of it, supported along the edge of a rigid cylindrical body.

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. Such a converter efficiently operates only at the lowest mode of bending vibrations and does not allow providing high sensitivity both in the reception mode and in the radiation mode in a wide frequency range due to large mechanical losses at frequencies outside the resonance.

Резонансная частота такого пьезоэлектрического пластинчатого преобразователя определяется диаметрами и толщинами пьезокерамического диска и круглой металлической пластины. При габаритах преобразователя, обеспечивающих установку его в микротелефонной трубке, резонансная частота находится в области средних звуковых частот, а чувствительность в области низких звуковых частот практически равна нулю. The resonant frequency of such a piezoelectric plate transducer is determined by the diameters and thicknesses of the piezoelectric ceramic disc and the round metal plate. With the dimensions of the converter, ensuring its installation in a handset, the resonant frequency is in the region of medium sound frequencies, and the sensitivity in the region of low sound frequencies is practically zero.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и совокупности признаков является пьезоэлектрический преобразователь [2], 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. The closest to the invention in terms of technical essence and a combination of features is a piezoelectric transducer [2] containing an acoustically rigid body on which there is an annular protrusion with a stepped middle part, on which a circular metal plate with a piezoelectric disk located on it is supported by the edge region directly or with an elastic gasket smaller diameter. A plate of the rear air chamber is fixed on a round metal plate, in which small holes are filled with acoustic resistive material to equalize the frequency response of the piezoelectric transducer.

Пьезоэлектрический преобразователь применен в микротелефонной трубке в качестве микрофона. The piezoelectric transducer is used as a microphone in a handset.

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. Such a converter only works efficiently at the lowest mode of bending vibrations and does not allow for high sensitivity both in the reception mode and in the radiation mode in a wide frequency range due to large mechanical losses at frequencies outside the resonance associated with fixing a round metal plate to a stepwise average parts of the annular protrusion on the housing of the handset. In addition, the sensitivity of such a converter is limited by mechanical losses associated with the presence of resistive elements equalizing the frequency response by introducing losses in a wide frequency range. Its resonant frequency is determined by the diameters and thicknesses of the piezoceramic disk and the round metal plate. With the dimensions of the piezoelectric transducer, providing installation in a handset, its resonant frequency is in the region of medium sound frequencies, and the sensitivity in the region of low sound frequencies is practically zero.

Задачей изобретения является создание широкополосного высокочувствительного электроакустического преобразователя. The objective of the invention is to provide a broadband highly sensitive electro-acoustic transducer.

Для этого в электроакустический преобразователь, содержащий корпус и размещенную в корпусе круглую металлическую пластину с закрепленным на ней пьезокерамическим диском, диаметр которого меньше диаметра круглой металлической пластины, введены установленный в корпусе цилиндр из упругого акустически мягкого материала, размеры которого зависят от диаметра круглой металлической пластины, и не менее трех упоров, связанных с корпусом, причем круглая металлическая пластина установлена на свободном торце введенного цилиндра с возможностью взаимодействия с упорами, а упоры расположены эквидистантно по периферии круглой металлической пластины с ее внешней стороны. For this, an electro-acoustic transducer containing a housing and a round metal plate placed in the housing with a piezoceramic disk fixed on it, the diameter of which is smaller than the diameter of a round metal plate, a cylinder installed in the housing is made of elastic acoustically soft material, the dimensions of which depend on the diameter of the round metal plate, and at least three stops associated with the housing, and a round metal plate mounted on the free end of the entered cylinder with the possibility interaction with stops and abutments are arranged equidistantly along the periphery of a circular metal plate with its outer side.

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Электроакустический преобразователь содержит корпус 1, в котором на 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. Последняя взаимодействует в четырех расположенных эквидистантно по окружности точках с упорами 5, соединенными с корпусом. Внутренний диаметр толстостенного цилиндра 2 составляет 0,6-0,8D, а его высота - не менее 0,2D, где D - диаметр круглой металлической пластины 3. The electro-acoustic transducer comprises a housing 1, in which, on the free end of a thick-walled cylinder 2 of elastic acoustically soft material, a round metal plate 3 is mounted with a piezoceramic disk 4 mounted on it, the surface of the lower electrode of which has electrical contact with the round metal plate 3. The latter interacts in four equidistant circumferentially points with stops 5 connected to the housing. The inner diameter of the thick-walled cylinder 2 is 0.6-0.8D, and its height is not less than 0.2D, where D is the diameter of the round metal plate 3.

Под воздействием приложенного напряжения в круглой металлической пластине с закрепленными на ней пьезокерамическим диском возбуждаются изгибные колебания, обуславливающие акустическое излучение электроакустического преобразователя. Under the influence of the applied voltage in a round metal plate with a piezoceramic disk fixed on it, bending vibrations are caused, causing the acoustic radiation of the electro-acoustic transducer.

Установка круглой металлической пластины 3 на торце толстостенного цилиндра 2 из акустически мягкого материала, например из пористой резины, обеспечивает условия свободного опирания 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. The installation of a round metal plate 3 at the end of a thick-walled cylinder 2 of acoustically soft material, for example, of porous rubber, provides the conditions for free support of the round metal plate 3, minimizing mechanical losses at the nodes of its fastening and increasing the amplitude of oscillations at frequencies outside the resonance region due to the lower mode of bending fluctuations.

При взаимодействии круглой металлической пластины 3 с упорами 5 в четырех точках, эквидистантно расположенных по окружности, возбуждаются изгибные колебания на частотах субмод благодаря реализации шарнирного закрепления в точках взаимодействия, при котором упоры предотвращают смещение круглой металлической пластины 3 в горизонтальной плоскости, давая ей возможность проворачиваться относительно точек взаимодействия. When the round metal plate 3 interacts with the stops 5 at four points equidistant around the circumference, bending vibrations are excited at submodal frequencies due to the implementation of articulation at the interaction points, at which the stops prevent the displacement of the round metal plate 3 in the horizontal plane, allowing it to rotate relatively points of interaction.

Большая площадь соприкосновения круглой металлической пластины 3 с толстостенным цилиндром 2 обеспечивает увеличение соколеблющейся массы колебательной системы, снижая ее резонансную частоту. The large contact area of the round metal plate 3 with a thick-walled cylinder 2 provides an increase in the oscillating mass of the oscillatory system, reducing its resonant frequency.

Опирание круглой металлической пластины 3 на торец толстостенного цилиндра 2, выполненного, например, из пористой резины, увеличивает гибкость колебательной системы, снижая ее резонансную частоту. The support of a round metal plate 3 on the end face of a thick-walled cylinder 2, made, for example, of porous rubber, increases the flexibility of the oscillating system, reducing its resonant frequency.

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. Резонансная частота акустического резонатора находится в области низких звуковых частот благодаря большой гибкости его стенок. An additional increase in the sensitivity of the electro-acoustic transducer in the low-frequency region is provided by an acoustic resonator with acoustically soft walls formed by the inner surfaces of a thick-walled cylinder 2, a round metal plate 3, and a casing. The resonant frequency of the acoustic resonator is in the region of low sound frequencies due to the great flexibility of its walls.

В связи с обратимостью электроакустического преобразователя принцип его работы в качестве микрофона полностью соответствует описанному выше. Due to the reversibility of the electro-acoustic transducer, the principle of its operation as a microphone is fully consistent with that described above.

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 опирания круглой металлической пластины 3, возбуждению в ней изгибных колебаний на субмодах при шарнирном закреплении в точках взаимодействия с упорами 5, увеличению соколеблющейся массы и гибкости колебательной системы, применению низкочастотного акустического резонатора с акустически мягкими стенками. The electro-acoustic transducer according to the invention has high sensitivity in a wide frequency range due to the minimization of mechanical losses in the attachment points at frequencies outside the resonance due to the free support of the round metal plate 3, the excitation of bending vibrations on the sub-modes when it is articulated at the points of interaction with the stops 5, increasing the oscillating mass and flexibility of the oscillatory system, the use of a low-frequency acoustic resonator with acoustically soft mi walls.

Claims

An electro-acoustic transducer comprising a housing and a round metal plate placed in the housing with a piezoelectric disk mounted on it, the diameter of which is smaller than the diameter of the round metal plate, characterized in that a cylinder of elastic acoustically soft material is installed in the housing, the inner diameter of which is 0, 6 - 0.8 diameter round metal plate, and a height of not less than 0.2 diameter of a round metal plate, and at least three stops connected to the housing, the round metal plate is mounted on the free end of the cylinder of elastic acoustically soft material with the possibility of interaction with the stops, and the stops are located equidistantly on the periphery of the round metal plate on its outer side.