RU2694785C1 - Электроакустический преобразователь - Google Patents
Электроакустический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694785C1 RU2694785C1 RU2018103823A RU2018103823A RU2694785C1 RU 2694785 C1 RU2694785 C1 RU 2694785C1 RU 2018103823 A RU2018103823 A RU 2018103823A RU 2018103823 A RU2018103823 A RU 2018103823A RU 2694785 C1 RU2694785 C1 RU 2694785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diaphragm
- annular
- piezoelectric element
- recess
- bimorph piezoelectric
- Prior art date
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
Изобретение относится к акустике. Преобразователь включает в себя цилиндрический корпус с кольцевой верхней частью, диафрагму, биморфный пьезоэлемент и демпфирующий диск. Диафрагма имеет кольцевое углубление, которое делит ее на наружную плоскую кольцевую часть, связанную с боковой стенкой корпуса, и на внутреннюю часть. К кольцевой вершине углубления присоединен своей внешней периферией биморфный пьезоэлемент, выполненный с двумя пьезокерамическими дисками. К центру внутренней части диафрагмы прикреплен демпфирующий диск. Кольцевая часть корпуса снабжена выступом, ограниченным коническими поверхностями, и создает щелевое пространство над углублением диафрагмы, которое также образовано коническими поверхностями. Технический результат - более высокий КПД и повышенное звуковое давление. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к электроакустической технике, а именно к пьезокерамическим электроакустическим преобразователям, предназначенным для работы преимущественно на высоких звуковых и ультразвуковых частотах.
Известны электроакустические преобразователи ультразвуковой частоты содержащие открытый корпус с размещенным внутри биморфным пьезоэлементом, который прикреплен одной стороной к цилиндрической опоре, а к центру другой стороны прикреплена своей вершиной легкая конусная диафрагма, обращенная к открытой части корпуса. В этой конструкции излучающим элементом является конусная диафрагма. (Ultrasonic Sensor, Cat. No. S15E-5, «Murata Manufacturing Со.» Ltd, 2008).
Недостаток данной конструкции заключается в том, что конусная излучающая диафрагма не может быть выполнена достаточно больших размеров без увеличения своей массы и без потери жесткости и устойчивости. Диаметр диафрагмы не превышает диаметр биморфного пьезоэлемента и обычно составляет примерно половину длины волны излучаемого звука. Указанная особенность является причиной, ограничивающей эффективность излучения и уровень звукового давления.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению и принятым за прототип является электроакустический преобразователь (патент РФ на полезную модель №162340, H04R 17/00), состоящий из корпуса, круглого бимофного пьезоэлемента с двумя пьезокерамическими дисками и излучающей диафрагмы. Диафрагма имеет плоскую внешнюю кольцевую часть, соединенную с боковой стенкой корпуса, кольцевое углубление и плоскую внутреннюю часть. Биморфный пьезоэлемент по своей периферии соединен с основанием кольцевого углубления. Центральная площадка внутренней части диафрагмы соединена с центральным элементом корпуса.
Указанное техническое решение имеет ограничение по уровню звукового давления из-за недостаточной эффективности электроакустического преобразования или, иными словами, недостаточным кпд. Недостаточный кпд имеет следствием разогрев биморфного пьезоэлемента при повышенном возбуждающем напряжении, и этим ограничивается дальнейший рост звукового давления.
Технический результат настоящего изобретения заключается в достижении более высокой эффективности электроакустического преобразования и в получении более высокого уровня звукового давления, развиваемого электроакустическим преобразователем.
Технический результат достигается следующим. В электроакустическом преобразователе состоящем из цилиндрического корпуса, круглого бимофного пьезоэлемента с двумя пьезокерамическими дисками и излучающей диафрагмы, диафрагма имеет плоскую внешнюю кольцевую часть, соединенную с цилиндрической боковой стенкой корпуса, кольцевое углубление и плоскую внутреннюю часть. Кольцевое углубление имеет форму двух взаимно обращенных конических поверхностей. Биморфный пьезоэлемент по своей периферии соединен с основанием кольцевого углубления. Над кольцевым углублением расположена верхняя часть корпуса, выполненная в виде кольца, и соединенная с цилиндрической частья корпуса перемычками. Кольцевая часть имеет выступ, также в виде двух взаимно обращенных конических поверхностей и образует с кольцевым углублением диафрагмы щелевое пространство. К центру внутренней части диафрагмы прикреплен демпфирующий диск.
В заявляемом техническом решении рабочим (колеблющимся) участком диафрагмы главным образом является ее рельефная часть. При этом наружная периферия диафрагмы, будучи связанная с цилиндрическим корпусом, неподвижна. Неподвижность и полное подавление всех нежелательных колебаний центральной части диафрагмы обеспечивается демпфирующим диском. Масса диска превосходит массу демпфируемой части диафрагмы и обеспечивает надежное демпфирование. Щелевое пространство между кольцевым углублением диафрагмы выступом экрана задает направление колебательной скорости вдоль цилиндрических образующих в обе стороны от основания углубления. Вследствие этого колебания плотности вне и внутри кольцевого экрана будут в одинаковых фазах и более интенсивными. Для колебательной системы преобразователя это увеличивает сопротивление среды в сторону лучшего согласования со средой. При этом увеличивается доля мощности, расходуемая на излучение, за счет сокращения доли тепловых потерь.
Положительный результат подтвержден сравнительными измерениями электроакустических преобразователей, выполненными по прототипу и согласно настоящему изобретению. Методика измерений заключалась в следующем. На электроакустический преобразователь подавалось переменное напряжение на резонансной частоте. При этом величина напряжения подбиралась такой, чтобы каждый из двух преобразователей
развивал одно и то же звуковое давление на одном и том же расстоянии. При этом условии измерялся потребляемый ток и рассчитывалась потребляемая мощность. Результаты измерения приведены в нижеследующей таблице.
Электроакустический преобразователь, выполненный согласно заявляемому решению, при том же звуковом давлении, как у прототипа, потребляет почти в два раза меньшую мощность. То есть имеет место увеличение кпд почти вдвое. При более высоком кпд уменьшается доля тепловых потерь, что дает возможность возбуждать преобразователь более высоким напряжением и реализовать более высокое звуковое давление.
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами графических изображений.
Фиг. 1 - схематическое изображение электроакустического преобразователя. Фиг. 2 - график зависимости звукового давления от возбуждающего напряжения. Фиг. 3 - фотоизображение электроакустического преобразователя.
Схематический вид предлагаемого электроакустического преобразователя представлен на фиг. 1 в вертикальном разрезе по диаметру. Преобразователь состоит из цилиндрической части корпуса 1, кольцевой части 2, диафрагмы 3, биморфного пьезоэлемента 4 и демпфирующего диска 5. Более высокий кпд электроакустического преобразователя по заявляемому решению допускает работу при более высоком напряжении возбуждения и развивает более высокий уровень звукового давления. Это иллюстрируется на фиг. 2, где изображены графики зависимости звукового давления преобразователя по заявляемому решению (график 6) и прототипа (график 7). По графикам видно, что при повышенном напряжении имеет место дополнительный прирост звукового давления, относящегося к заявляемому преобразователю, и его преимущество в итоге составляет 6 дБ.
Пример осуществления изобретения иллюстрируется изображениями на фиг. 1 и фиг. 3. В данном примере цилиндрическая часть 1 корпуса имеет технологический уступ на внутренней поверхности и связана с кольцевой частью 2 перемычками, как это видно на фотоизображении на фиг. 3. Выступ кольцевой части корпуса и углубление диафрагмы, имея форму двух пар взаимно обращенных конических поверхностей, создают между собой щелевое пространство. Наружная периферия диафрагмы имеет клеевое соединение с боковой стенкой корпуса 1. Центральная часть диафрагмы имеет клеевое соединение с демпфирующим диском 5, выполненным из металла. Диафрагма выполнена из алюминиевой фольги. Позиционирование демпфирующего диска в центре диафрагмы обеспечивается небольшим технологическим углублением в диафрагме, что не является существенным элементом. Бимофный пьезоэлемент 4 выполнен с двумя пьезокерамическими дисками и своей периферией соединен с основанием кольцевого углубления диафрагмы.
Электроакустический преобразователь работает следующим образом. При подаче на внешние выводы преобразователя переменного напряжения биморфный пьезоэлемент совершает изгибные колебания относительно некоторой неподвижной окружности. Максимальная амплитуда этих колебаний имеет место в центре и на периферии. Поскольку периферия биморфного пьезоэлемента связана с диафрагмой упомянутым способом, то вся ее рельефная часть, вследствие своей геометрически обусловленной жесткости, будет совершать колебания с амплитудой и фазой, как на периферии биморфного пьезоэлемента. В щелевом пространстве между диафрагмой и выступом кольцевой части корпуса колебательная скорость среды имеет направление вдоль конических образующих в сторону открытых для излучения наружной и внутренней частей преобразователя. В результате во внешнем кольцевом пространстве и в центральной части будут иметь место интенсивные колебания давления с одинаковой фазой и эффективное излучение.
Claims (1)
- Электроакустический преобразователь, содержащий корпус, диафрагму, которая имеет наружную плоскую кольцевую часть, соединенную с цилиндрической стенкой корпуса, кольцевое углубление, к кольцевой вершине которого присоединен по периферии биморфный пьезоэлемент с двумя пьезокерамическими дисками, и внутреннюю плоскую часть, отличающийся тем, что над кольцевым углублением нависает верхняя часть корпуса, выполненная в виде кольца, соединенная с цилиндрической частью перемычками и создающая щелевое пространство между своим выступом, оформленным коническими поверхностями, и коническим углублением диафрагмы, а к центральной части диафрагмы присоединен демпфирующий диск.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018103823A RU2694785C1 (ru) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Электроакустический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018103823A RU2694785C1 (ru) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Электроакустический преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694785C1 true RU2694785C1 (ru) | 2019-07-16 |
Family
ID=67309358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018103823A RU2694785C1 (ru) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Электроакустический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694785C1 (ru) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3079471A (en) * | 1961-03-01 | 1963-02-26 | Ampex | Loudspeaker |
US3093207A (en) * | 1960-10-04 | 1963-06-11 | R T Bozak Mfg Company | Metallic diaphragm for electrodynamic loudspeakers |
US3482062A (en) * | 1967-04-18 | 1969-12-02 | William Hecht | Damped electro-acoustic high frequency transducer |
US3496307A (en) * | 1967-12-30 | 1970-02-17 | Nippon Musical Instruments Mfg | Loudspeaker |
US4297537A (en) * | 1979-07-16 | 1981-10-27 | Babb Burton A | Dynamic loudspeaker |
DE3107344A1 (de) * | 1981-02-26 | 1982-11-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Anordnung zur frequenzgangverbesserung von elektroakustischen wandlern |
US5157731A (en) * | 1991-01-14 | 1992-10-20 | Pioneer Electronic Corporation | Dome radiator speaker |
RU2088045C1 (ru) * | 1993-03-16 | 1997-08-20 | Тульское особое конструкторское бюро "Октава" | Электроакустический преобразователь |
RU2092980C1 (ru) * | 1995-05-24 | 1997-10-10 | Тульское ОКБ "Октава" | Электроакустический преобразователь |
EP1482762A2 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-01 | Pioneer Corporation | Speaker and method of manufacturing the same |
US20110026759A1 (en) * | 2007-07-25 | 2011-02-03 | Lars Goller Holding Aps | Ring shaped membrane for an electro-acoustical loudspeaker |
RU162340U1 (ru) * | 2015-09-14 | 2016-06-10 | Анатолий Филиппович Гейер | Электроакустический преобразователь |
-
2018
- 2018-01-31 RU RU2018103823A patent/RU2694785C1/ru active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3093207A (en) * | 1960-10-04 | 1963-06-11 | R T Bozak Mfg Company | Metallic diaphragm for electrodynamic loudspeakers |
US3079471A (en) * | 1961-03-01 | 1963-02-26 | Ampex | Loudspeaker |
US3482062A (en) * | 1967-04-18 | 1969-12-02 | William Hecht | Damped electro-acoustic high frequency transducer |
US3496307A (en) * | 1967-12-30 | 1970-02-17 | Nippon Musical Instruments Mfg | Loudspeaker |
US4297537A (en) * | 1979-07-16 | 1981-10-27 | Babb Burton A | Dynamic loudspeaker |
DE3107344A1 (de) * | 1981-02-26 | 1982-11-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Anordnung zur frequenzgangverbesserung von elektroakustischen wandlern |
US5157731A (en) * | 1991-01-14 | 1992-10-20 | Pioneer Electronic Corporation | Dome radiator speaker |
RU2088045C1 (ru) * | 1993-03-16 | 1997-08-20 | Тульское особое конструкторское бюро "Октава" | Электроакустический преобразователь |
RU2092980C1 (ru) * | 1995-05-24 | 1997-10-10 | Тульское ОКБ "Октава" | Электроакустический преобразователь |
EP1482762A2 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-01 | Pioneer Corporation | Speaker and method of manufacturing the same |
US20110026759A1 (en) * | 2007-07-25 | 2011-02-03 | Lars Goller Holding Aps | Ring shaped membrane for an electro-acoustical loudspeaker |
RU162340U1 (ru) * | 2015-09-14 | 2016-06-10 | Анатолий Филиппович Гейер | Электроакустический преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101964185B (zh) | 一种超宽带水声换能器 | |
JP5257277B2 (ja) | 音響トランスデューサ | |
CN108769869A (zh) | 一种深水弯曲圆盘换能器 | |
HU216670B (hu) | Hang- vagy ultrahang-érzékelő hang- vagy ultrahanghullámok leadására és/vagy vételére | |
RU2694785C1 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
RU162340U1 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
JP6126990B2 (ja) | 圧電発音素子 | |
RU2681268C1 (ru) | Продольно-изгибный гидроакустический преобразователь | |
JP5545204B2 (ja) | 音響トランスデューサ | |
RU2561341C2 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
RU2647509C1 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
JP6067662B2 (ja) | ミュージカルウォッチ用の音響放散膜 | |
KR20220000958U (ko) | 초음파 트랜스듀서 조립체 | |
CN213716497U (zh) | 一种膜式电磁换能器 | |
JP5050652B2 (ja) | 送波器及びその駆動方法 | |
Kamakura et al. | Parametric audible sounds by phase-cancellation excitation of primary waves | |
CN112289290A (zh) | 一种膜式电磁换能器 | |
RU182040U1 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
RU49363U1 (ru) | Пьезоэлектрический акустический преобразователь (варианты) | |
JP5454532B2 (ja) | 屈曲型送受波器 | |
Lu et al. | Finite element analysis of double resonance bender disk low frequency transducer | |
KR101888536B1 (ko) | 공기 중 광대역 파라메트릭 어레이 응용을 위한 다공진 요철판 트랜스듀서 | |
RU2377738C1 (ru) | Акустический излучатель (варианты) | |
KR20230060023A (ko) | 음파 집속 트랜스듀서 | |
KR20100120325A (ko) | 초지향 광대역 주파수 음향송신용 진동스피커 |