SE453552B - Akustisk omvandlare innefattande en elektretfolie och en metalliserad motelektrodplatta - Google Patents

Description

4ss sszå de element. Den effektiva luftgnpatjockleken mellan de båda fo-V ' lierna kan varieras utefter omvandlarens längd genom att luft- vølymen i hål eller spår i motelektrodplattan bringas variera enligt en förutbestämd relation. ' I Uppfinníngen beskrivas närmare nedan under hänvisning till, bifogade ritning. Pig. 1 viner en demonterad'elektretomvandlare. ~ Pig. 2 visar en selektivt mntallíserad motelektrodplatta-som kan" användas i elektretomvandlaren enligt fíg. 1. Pig. 3 visar en iso* metrisk_vy av elektretømvnndlaren i_fíg.'1”í nopmonterat'ïïïå§dl fig. 4 visaf i förstnvnd skala kontaktgn mellan elektretfolíen den motelektrodplattan i alnktretomvandlaven 1 fig. 1. Pig. 5 visar I .riktníngsdiagrammet fön.æ1éktretomv¿nd1aren i figv;34vFig.~6wwi§av en annan utföringsform av elektvetomvandlaren i fíg. 1. Pig, 7 ví~ sar en elektretomvandlaræ sam kan användas för att skilja me11an_ Faktiskt luftgap och effnktivt luffgap. Pig. 8, 9.øch 10 vi$gpflut~ I föríngsformer av elektrnïnmvandlare uïförda med varierande faktískv - luftgap. Pig. 11, 12 och 13 visar utfövingsformer av elektretomvandw ïare utförda med varierande ëffektivt luftgap. fåg. 1U och 15 visar utföringsformer av elektwætnmvandlare utförda med varierande tjøck~ lek på elektretfolien. Yig. 16, 17 och 18 visar elektrostatíska ' laddningsfördelningav på polymevytan av den i fíg. 1 visade elektnniw f folien. Å demønterade.

I fíg. 1 visas en elektretomvandlare med sina beståndsdšlar En elektvetfulie 10 visas bestå av två skikt: ett övrw metallskikt 12 och ert undra skikt 1% av syntetisk hartspolymer"(så« åsom FB? TEFLOÉÉÜ. Pdlymerskíktet 1R är elektrostatiskt uppladdat till ett förutbestämt värde. Vid ett utförande är den e1ektvosta~ V tiska laddningen likførmíg över den laddade ytan och uppgår tíl1_ ~2?5 3 3 volt. Metallskiktet 12 är vid detta utförande omkríngw 2000 Å tjockt, och palymerskiktet omkring 25 pm t§oçktQ Vid detta utförande är elektretfolien 21,5 cm lång och 2,5 cm bred.

ADen fria ytan av elektretfnliens 10 polymerskikt 1% .görnl direkt kontakt med den ojämna ytan 16 då en selektivt metallíseraá motelektodplatta 182 Selektív metalliseríng uppnåš genom utfäll~ 'ning av ett metallskíht 20 på motelektrødplattans 18 naturligt 'skrovliga yta 16 så att metallskíktets bredd w varierar längs platw .tans 18 längd i enlighet med relationen Q (l-gäf/z Jluv) uflx emnsmsx. M (23 10 där F' = Besselfunkxion av det första slaget k¿1)l/2 L ln {r+( r2~l)l/2] \ förhållandet ægllan huvudlgbçnsflamplltgdløch_sidlobsà¿ wgv 75 tföškelyärdet Å šiktníngšdiagrammet§ såsom komner att ut beskrivas nedan under hänvisning till fíg._5; 'i Y Uf u n u E = normevat distaflavärde für en punkt på motelektrodplat- tan med avseßnflæ på plattans mitt; samt ¿_V . L = nornerat üistansväwde på motelektrødplattan för en f tvgo _ punkt bontmm vilken metallskíktets bredd har ett ut _,W W » lkR9“§Éant värdæ_X.W@lwW _l - l_«,~ ¿ -~ft" ~ L Mrfim;%Q;!¿§*§3p§5§ntwladdningatäthætfækonstantawiuftgapwöch"köñšÉåfitIfålÄÄQ Éâffiwll -tåwcklek kommer elektretumvandlavens känslighet vid en godtycklig íätn punkt utefter omvandlarenß längd att vara direkt propcrtionall mat lddlgg Vlbredden av det på plattan 18_b§1ägnafmetallskíktet 16 vid denna L . puïxkt. i d _ , . , Alternativt är elaktretføliens 10 skikt 12 selektivt metalli~ :erat så att bredden på mætallskíktat varierar utefter folíens 10 . längd i överensstämmelse mad ralatípnerna (1) och (2). Vid denna *. 33 utföringsform av uppfinningen har motelektrodplattans 18 matallyta :;-_-,'-2.=«.-.~ 4 ' ~. u» I «- u _' “ m ° ll í.'fi“.uii 453 552 . 16 konstant bredd utefter plattans 18 längd. Vid konstant ladd- Ü. ningstäthet, konstanta luftgap och konstant folietjooklek kommer. elektretomvandlarens känslighet vid en godtycklig punkt utefter¿' omvandlarens längd att vara direkt proportionell mot bredden av 5 foliens 10 metallskikt 12 vid denna punkt. Det erhållna riktningse ^ diagrammet blir i huvudsak som det tidigare nämnda, i fig. 5 visa» 'l de riktningsdiagrammet. m För att kortfattat hänvisa till fig. 5, visas däri riktningsa diagrammet för elektretomvandlaren vid 5067 Hz. Såsom fastställts 10.* experimentellt innehåller detta riktningsdiagram en huvudlob 30 och ett flertal sidlober 32, 3%, 36, 38, M0, vilka var och en lige ger omkring 30 dB under huvudloben. För andra frekvenser erhålles andra sidlobsmönster. vid varje dylikt fall ligger sidloben resp. -loberna vid eller under ett tröskelvärde 35. Motsvarande ~ teoe ;»» 15 'retiskt bestämda ~ riktningsdiagram visas med streckade linjer. “fÜ Förhållandet r mellan huvudlobens 30 amplitud och tröskelvärdet 35. _ dvs. sidlobsamplituden, används i enlighet med ovanstående relationer (1) ocfi (2) för bestämning av metallskiktets tjocklek. M I fig. 2 visas i planvy motelektrodplattan 18 enligt fig..1.

V20 se Plattans skrovliga yta 16 är försedd med metallskiktet 20, som av~~ satts på denna vta genom förángning eller någon annan lämplig metodsi Plattan 18 kan vara gjord av mönsterkortsmaterial, ofta med genome.

W f gående hål, eller av något annat elektriskt oledande material. .É. g H g g hggšetallskiktetsw20¿§reddaär:definierad.av«ovannämnda§relationer 25 (ll och (2). Metallskiktet 20 har samma bredd vid punkter belägna på var sin sida om och lika långt från skiktets mitt. Utanför en förutbestämd. normerad längd L av metallskiktet 20, har nredden ett ikonstant värde K vid vardera skiktänden.

Hänvisning sker nu åter till fig. 1. Ett metallstift Zu, som 30 står i kontakt med metallskiktet 20 på plattans 18 yta 18, bildar V en positiv elektrisk ledare till ett ans1utningsdon\(visas_sj)..Pàd lmmotsvÄrande!sättï§ildarQlšdnifigggWÅSJ,som,stårwiNkontakt.medseleke mWt;etfoliens~10 metallskikt 12, en neutral förbindelse (eller "jord~ f6rbindelse") med nyssnämnda anslutningsdon. Härigenom kommer de Qiäe akustiska signaler som träffar elektretomvandlaren att omvandlas till elektriska, för överfëring lämpliga signaler.

Stiftet 2% passar i en öppning 26 i ett som stödorgan funge~ rande konstruktionselemant 28 avsett att uppbära motelektrodplattan 18 oeh vid ett utförande tillverkat av mässing. Elektretfolien 10 s. ~,.'.-,__4...¿» »v av... 5 jim e d4s3 ß52 är lagd över plattan 18 så att dess polymerskikt 1N står i direkt kontakt med plattans 18 metalliserade, skrovliga yta 16. Elektretei' foliens 10 längssidor 27 ooh 29 pressas medelst inspänningaelementi az een nu mot sröaarganecs za sider n1 resp. ua. att antal fas:-A skruvar H6, M8 håller inspänningselementen 42, M4 på plats. Vidare är brickor 50, 52 och fåstskruvar Sh, S6 inrättade att hålla elektretfoliens 10 ändar 57, S9 stadigt mot stödorganet 28.

' Den hopmonterade elektretomvandlaren kan uppbäras vertikalt genom att man skjuter in änden 57 1 en-sookel (visas ej). Vid ett annat arrangemang kan elektretomvandlaren vara upphängd från taket i ena eller båda ändarna 57, 59; Enligt ett ytterligare arrangemang m kan elektretomvandlaren vara placerad vid en vägg. Vid vart och ett av dessa fall inriktas elektretomvandlflren så att dess huvudlob EG i _ (fig. S) sträcker sig mot ett visst målområde. _ 15 I fig. 3 visas en isometrisk vy av ett parti av den hopmontn~ rade elektretomvandlaren. För enkelhets skull används samma hänvina ningsbeteokningar som i fig. 1 och 2¿ Ü _ , v t_.h,_i_. _ Pig. H visar i fürstoring kontaktomrâdet mellan elektretfolíen 10 och motelektrodplattan 18 enligt fig. 1. Foliens i0lpnlymerskikt 20 Wmmlgmstarwiwdirekt kontakt med plattans 18 skrovliga yta 16. Till i följd av ytans 16 naturliga akrovlighet, kommer denna att vara före _ sedd med ett flertal naturliga ásar eller upphöjningar som står i direkt kontakt med folien 10 så att resonansrörelser i denna för- hindras. Dylikt förhindrande"av*resonanarörelser*är”nödvändi§t%fdr 25 att man skall undgå spektraltoppar i omvandlarens frekvenskurva.r Den ojämna ytan 18 ger upphov till det erforderliga luftgapet mala lan plattan 18 och folien 10. ' 9 I fig. 6 visas en annan utföringsform av uppfinningen. B1ek~ _tretfolien 10, som består av polymerskiktet 1% ooh metallskiktet tå, .gg står i direkt kontakt med motelektrodplattan 18, vilken är försedd _¿,;W _ w,nmed en metalliserad, skrovligwytawiß.wfletallskiktet 12 står härvid ;;wwmüW¿%“iwdinektMkontakt”medldenmmetalliseradeaakiktytanM4Be~Polymerskikteï-« “ är elektrostatiskt uppladdat till en förutbestämd spänningsnivå; L En andra folie EE, hestående av ett metallskíkt 68 och ett 35 polymerskikt 70, är uppspänd ovanför elektretfolien 10. Två isolee V rande ändstopp 62 den âv åstadkommer ett mellanrum mellan den andra foliens 66 polymerskikt ïü ooh elektretfoliens 10 polymerskikt 1%.

Två varianter är möjliga därigenom att man låter bredden variera _ antingen hos metallskíkten 16 ooh 12 eller hos metallskiktet 68, 5_ RQ varvid ifrågavarande variation står i överensstämmelse med rela~ lf _ w»» I v) '- . ii453 552 itionerna (1) och (2) och varvid de övriga metallskiktens bredd få hållas konstant utefter respektive skikts hela längd. I båda falel len blir det erhållna riktningsdingrammet i huvudsak detsamma som det tidigare nämnda riktningsdiagrammet, nämligen en huvudlob_oeh¶ ett antal sidlober vid eller under en förutbestämd tröskelnivå, S n Såsom redan nämnts är elektretomvandlarens känslighet vid en viss punkt direkt proportionell mot bredden på det varierande metall~ skiktet vid denna punkt. Bredden på elektretomvandlarens varierande metallskikt ges i enlighet med föreliggande uppfinning av de ovan. nämnda relationerna (1) den (2). Omvandlarens känslighet f+| (x) vid där nH(x) = :S1(x) = w(x) = A :z E : SO = S(x) = Det ovan relationen ett visst längdavstånd fnàn nmvandlarens mitt ges av relationen ¿*”WV(x)S1erf(x)8(X)w(x) "i (X) “ POMEOMX) + s sina] (3) elektnetomvandlarens känslighet vid avståndet 3 ffån omvandlarens mitt; rymdladdningsfördelningen;. effektiv luftgapstjocklek (beskrivas utförligare nedan); faktiskt luftgapstjoeklek (beskrives utfönligarei' nedan); metallskiktbredden enligt ovanstående relationer (1) och (2); lufttryckex; arean av den plana ytan 16 i fig. 2; fiïniïïïFiïïlf #312?W*Sílíålifllieäkíêrïfliifetskenstant ;. .. W luftens dielektricitetskonstant; elektnetfolíens tjocklek nämnda riktningsdiagrammet beräknas teoretiskt ur 1 j%Å(x)eJkxs1n6dx me) s *l 1 wa Jfa%(x)dx -1 L ~ . få nšngnvi . jjt_453\šSi j där l = elektretomvandlarens längd från mitten till ena änden; -1 = elektratomvandlarens längd från mitten till den andra änden; nä (x) = elektretomvandlarens känslighet vid avståndet x från omvandlarens mitt; akustiska vågtalet; samt K' u R(9) I! elektretomvandlarens respons vid vinkeln 9 mellan den infallande akustiska vågen och omvandlarytan.

I fig. 5 visas det faktiskt uppmätta riktningsdiagrammet. med heldragna linjer 30, 32, ... H0. Det motsvarande, mefialst re- . lation (N) teoretiskt beräknade riktningsdiagrammet visas med streckade linjer. K Såsom framgår av relation (3) ovan, är elektretomvandlarens känslighet direkt proportionell mot metallskiktets bredd, elektretr foliens tjocklek, den effektiva luftgapstjockleken och rymdladdfi. ningsfördelningen dvs. elektretfoliens elektrostatiska laddning.

Vidare är elektretomvandlarens känslighet dessutom omvänt propor- tionell mot den faktiska luftgapstjockleken. Genom variation av I nyssnämnda parametrar en i taget och i enlighet med relation (1) kan sålunda det önskade, i fig. S visade riktningsdiagrammet erhâl~ las. ' ” Å Mi "°J"h i i I fig. 7 visas en anordning som är till hjälp för förståelse av de ovan använda uttrycket "faktiskt luftgap" och "effektivt luftgap". 4 En motelektrodplatta 72 med den likformiga tjockleken t vilar t .pâ en kam 7M utförd i en.Qy1in¿eyH78 med radien r . Plattans ?2 av? o stånd från cylinderns bottenyta BO är ho och den är försedd med ett antal genomgående öppningar 82,~vardera med diametern hl; En eleke J tretfolie Gu med~tjockleken S vilar ovanpå cylindern 78 på ett avs stånd S1 från plattans 72 dvre yta. Till följd av elektretfoliens BN vikt och beroende på de vibrationer som förorsakas av de mot fo~ lien infallande ljudvâgorna, kommer vissa obetydliga variationer att uppträda i avståndet S1 mellan folien BN och plattan 72.1* Det faktiska luftgapet utgöres av luftvolymen 86 mellan elek~ tretfolien 8% och plattan lt. Eftersom det, såsom nyss nämnts,endaa: uppträder obetydlig deformation av elektretfolien SN, kommer det faktiska luftgapets tjocklek eller djup att vara väsentligen konstenf.

ZÖ *za 453 552 “ Det faktiska luftgapet inverkar pa systemets elektriska beteende. _ Ju närmare elektretfolien 80 ligger plattan 72, desto större blir j den av folien alstrade utsignalen. i Det effektiva luftgapet utgöres av summan av luftvolymen i det bakre hålrummet 88, luftvolymen i öppningarna 82 och volymen-' av det faktiska luftgapet 86. Det effektiva luftgapets tjocklek _el1er djup ges av relationen n hízt ' h + ~ S (S) o 2 1 NI' o där ho = djupet av luftvolymen i det_bakre hålrummet 88; n = antalet öppningar 82; hl = diametern hos varje öppning 82; 1 = plattans 72 tjocklek; \ ro = cylinderns 76 radie; samt S1 = det faktiska luftgapets djup.

Det effektiva luftgapet inverkar på elektretomvandlarens mee kaniska beteende. Ju större det effektiva luftgapet är, desto krafe tigare blir elektretfoliena BH inbuktning för ett och samma infal- lande ljudtryck mot folien. Sålunda är det effektiva ldftgapet be~ stämmande för elektretomvandlarens mekaniska styvhet men aaknar ine flytande på omvandlarens elektriska egenskaper. Även om fig. 7 visar en cylinder 88 för förklaring av ter- merna "faktiskt luftgap" oeh "effektivt luftgap", gäller samma prin~ ciper för den rätlinjiga elektretomvandlaren i fig. 1.

I fig. 8 visas en elektretomvandlare som är utförd så att det 'faktiska luftgapets tjocklek varierar utefter omvandlarens längd.

Denna tjockleksvariation åstadkommas genom användning av ett antal ,-stift 90 som separerar elektretfolien~92flfrån mote1ektrodplattan*9w, Dessa stift 90 har en höfid h varierande utefter omvandlarens längd P och bestämd av relationerna hp = >“1 t « -l = K 7 hP_ ( ) ( ) där wix) utgöres av relationen (1) och K av relationen (2).

Kånsligheten vid en given punkt utefger elektretomvandlaren är således omvänt proportionell mot stiftens höjd vid denna punkt. 10 15 2.0 . 25 30 v as I! f) 453 552 Bredvid varandra liggande stift, dvs. stift som är likbelägna med avseende på omvandlarens längdutstrëckning, har samma_höjd. Alterf nativt kan stiften ersättas av kammar, där varje kam har kenstant_ höjd och är placerad tvärledes på motelektrodplattan. V Motelektrodplattan Qh är på sin mot elektretfolien 92 vet- _tande yta 96 försedd med ett tunt metallskikt över hela sin bredd, Alternativt består hela motelektrodplattan av metall. Elektretfolinn' 92 utgöres av ett metallskikt 91 och ett elektroastatiskt laddat polymerskikt 98. Polymerskiktet vetter mot motelektrodplattan. En från elektretfoliens 92 metallyta 91 gående negativ ledare 97 och en från plattans 9% metallyta 96 gående positiv ledare avslutas vid ett anslutningsdon 100. Å' ' Pig. 9 visar i isometrisk vy en del av elektretomvandlaren i fig. 8, speciellt detaljer avseende de på plattan 9% anordnade A stiften 90. En del av elektretfolien 92 är bortskuren.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen är elektretfoliens 92 metallskikt 91 fäst vid motelektrodplattans metallskikt 96 så att de båda metallskikten står i direkt kontakt med varandra. En andra (icke visad) folie är härvid uppspänd ovanför elektretfolien 92, varvid de båda folierna hållas separerade medelst stiften 90.

Pig. 10 visar en ytterligare utföringsform av en elektretom« vandlare med varierande tjocklek på det faktiska luftgapet. Det faktiska luftgapets tjocklek mellan elektretfqlien 102 och motelek~ trodplattan 104 bringas härvid variera genom att motelektrodplattan 10% ges varierande tjocklek. Däremot har elektretfolien 102 konstant tjocklek utefter hela sin längd. Följaktligen kommer stiftens 108 längd att variera utefter omvandlarlängden. Dessa stift 108 bildar bärorgan för elektretfolien 102. Plattans 100 tjocklek varierar ute efter omvandlarens längd i enlighet med ovanstående relationer (6) ioch (7), dvs. omvandlarens känslighet vid en godtycklig punkt är em» vänt proportionell mot plattans 108 tjocklek vid denna punkt. wWrMotelektrodplattans 109 yta 110 är överdragen med ett me~ hwtallskikt som sträcker sig över plattans hela bredd. Alternativt består hela motelektrndplattan av metall. Elektretfolien 102 består av två skikt, nämligen ett metallskikt 101 och ett elektrostatiskt laddat polymerskikt 112. En neutral ledare (eller jordledarel 111 från foliens 102 metallyta 101 och en positiv ledare 113 från plaïa tans 10N metallyta 110 avslutas vid ett anslutningsdon 11k.

Alternativt kan elektretfoliens 102 metallskikt vara direkt fäst vid plattans 10% metaliyta 110 så att de båda metallskikten Z 10 15 20 25 30 35 so» « “1 o 453 552 står i direkt kontakt med varandra. Härvid är en andra (icke vi- .Å sad) folie uppspänd ovanför plattan 10N och uppbäres av stiften me. ' Vid var och en av de i fig. 8~1O visade elektretomvand- larna erhålles ett riktningsdiagram i huvudsak likadant som det i fig. 5 visade.

Pig. 11e13 visar tre olika utföringsformer av elektretom- vandlaren där det effektiva luftgapets tjocklek varierar. Vid var och en av dessa utföringsformer är en elektretfolie lagd ovanpå en motelektrodplatta på liknande sätt som vid omvandlarna enligt fig. 1 och U. Eftersom uppfinningen i detta fall i nuvudsak hänför sig till själva motelektrodplattan, kommer endast denna att be* skrivas.

Hänvisning sker nu speciellt till fig. 11, som visar en ' elektretfolie 121 och en motelektrodplatta 116. Polien 121 är lagd direkt på plattans yta i18, som är naturligt skrovlig. Från plat- tans yta 118 har borrats ett antal hål 120, vilka har samma diamete: men varierande djup. Eftersom elektretfolien 121 är placerad direkt på ytan 118, kommer det faktiska luftgapets tjocklek att vara vä- sentligen konstant över plattans 116 längd. Med hänvisning till ovanstående relation (5} framgår således att det effektiva luft- gapets tjocklek är direkt proportionell mot hålens 120 djup.

Genom variation av hâlens 120 djup ges det effektiva luft- gapets tjocklek av ovanstående relationer (1) och (2). Känslig- . heten nfi (x) vid en godtyeklig punkt utefter omvandlaren är direkt proportionell mot det effektiva luftgapets tjocklek vid denna punkt.

Kånsligheten v%~ (x) ges av relation (3). Riktningsdiagrammet be- räknas teoretiskt medelst relation (H). Detta teoretiskt beräknade riktningsdíagram och det i praktiken uppmätta är i allt väsentligt likadana som de i fig.p5 visade Piktningsdiagrammen.

I fig. 12 visas en elektretfolie 123 och_en med ett flertal genomgående öppningar 123 forsegdwmotelektrodplatta,J22 lämplig M för realisering av en annan elektretomvandlare. Öppningarnas dia* meter varierar på sådant sätt att luftvolymen i hålen varierar di* rekt i enlighet med relationerna (1) och (2), dvs. den effektiva luftgapstjockleken varierar direkt proportionellt mot dessa båda relationer. - I fig. 13 visas en elektretfolie 127 och en motelektrodplatta 126, vilken är försedd med ett flertal genomgående öppningar med sinsemellan samma diameter. Genom variation av öppningstëtheten _,.......... .. ...enfl-m-t-.w v - pí1p rg ___ppl453 ägg. varieras den effektiva luftgapstjoekleken direkt i överensstäm- melse med relationerna (1) och (2). ' .

Vid en annan (icke visad) utföringsform av uppfinningen där det effektiva luftgapet varierar utefter elektretonvandlarens längd? är elektretfoliens metallskikt placerat direkt i kontakt med mot~ elektrodplattans metallskikt. En andra folie är uppspänd över elek~ tretfolien 121, 123 eller 127 och uppbäres härvid av isolerande element, såsom de i fig. 6 visade elementen 62 och 6%. Vid tre olika.

M realiseringar av denna utföringsform varieras det effektiva luft- ) 110 gapet genom att man varierar diametern, tätheten eller djupet av i motelektrodplattan upptagna öppningar på samma sätt som visas i fige 11, 12 och 13. Alternativt' kan öppningarna i fig. 11-13 ersättas av skåror (visas ej), vilkas vidd, täthet eller djup varierar enligt _relationerna (1) och (2). Dessa skåror förlöper parallellt med bred~ 15 den på motelektrodplattan. 2 I fig. 1% fisas en elektretomvandlare innefattande en mot- elektrodplatta 130 med konstant tjocklek och en elektretfolie 132, vars tjocklek varierar direkt i överensstämmelse med relationerna (1) och (2). Elektretfolien 132 utgöres av ett polymerskikt 136 och 20 ett därpå anbragt metallekikt 142. Polymerskiktet 136 uppvisar en"* plan yta 134 som direkt vilar mot en naturligt skrovlig yta 138 hos plattan 130. Plattytan 138 är överdragen med ett tunt metallskikt 137. En neutral ledare (eller jordledare) 133 från metallskiktet fn 1h2 och en positiv ledare 131 från det på plattytan 138 enbragta 2:25 metallskiktet 137 avslutas vid ett anslutningsdon 166.

K Den av relation (3) givna känsligheten r+~ (x) hos elektretw omvandlaren i fig. 1% är vid en godtycklig punkt direkt propor- tionell mot elektretfoliens 132 tjocklek i denna punkt. Det med .hjälp av relation (H) teoretiskt beräknade riktningsdiagrammet och 30 det uppmätta riktningsdiagrammet överensstämmer i huvudsak med de i fig. 5 visade riktníngediagrammen.

Pig. 15 visar en ytterligare utföringsform av uppfinningen, där elektretfoliens 1$N tjocklek varierar enligt relation (1) och (2) utefter längden av omvandlaren. Foliens 15k metallskikt 158 35 står i direkt kontakt med motelektrodplattans 150 metallyta 152.

Motelektrodplattans 150 tjocklek tb är bestämd av relationerna th = li - w(x) (83 tå 2 1 ~ K (9) 30 35 hi12' 453 552 En andra folie 1ë8 är uppspänd ovanför elektretfolien 15u och uppbäres härvid av iewlerande element 162 och 16H. Avståndet mellan den andra folien 1fi8 och elektretfoliens polymeryta 156 äre i huvudsak konstant över omvandlarens längd och bredd. En neutral ra foliens 188 metallyta 167, och en positiv ledare 155 är förenad med de båda i kontakt med varandra stående metallskíkten 156 och 152. Ledarna 153 och 155 avslutas vidyett anslutningsdon 165.

Den av relation (3) givna känsligheten nä omvandlaren i fig. 15 vid en godtycklig punkt utefter omvandlarens denna punkt. Riktningadiagrammet överensstämmer väsentliàen med det i fig. 5 visade. laren vid en godtycklig punkt på denna är härvid direkt proportionrël mot den elektrostatiska laddningen vid denna punkt. Omvandlarens riktningsdiagram överensstämmer i huvudsak med det i fig. 5 visade riktningsdiagrammet.

Såsom nämnts ovan är det känt hur man skall uppladda en elek~ tretfolie elektrostatiskt. En dylik känd metod beskrivas i artikeln "Reserach in Polymer Electrets" av G. M. Sessler och J. E. West, publicerad av Society of Photographic Scientists and Engineers vid Second International Conference on Electrophotography, sid. 162-16ß (197N).

I fig. 16 visas en alektrostatiek laddningsfßrdelning på po~ lymerytan 1ß av den i fíg. 1 visade elektretfolien 10. Laddningen_ är jämnt fürdelad även ytane 1ü bredd. Däremot varierar laddníngs~ tätheten utefter foflielångden i enlighet med relation (1) och (2).

Härvid är elektretomvandlarens känslighet vid en godtycklig punkt as *in v 453 552 direkt proportionell mot foliens elektrostatiska laddning i denna punkt, och såsom framgår av relation (U) är det i fig. S visade “V riktningsdiagrammet beroende av elektretomvandlarens känslighet.

I fig. 17 visas en polymeryta, såsom polymerytan 14 hos den i fig. 1 visade elektretfolien, som är elektrostatiskt uppladdad på alternativt sätt. I likhet med förhållandena vid fig. 16 är den elektrostatiska laddningen jämnt fördelad över en vald bredd men varierar utefter polymerytans 1h längd. Bredden på den elektrosta- tiskt uppladdade polymerytan 1N varierar dock utefter folíens längd i enlighet med relationerna (1) och (2). Däremot sammanfaller bred» den på den elektrostatiskt uppladdade ytan icke med polymerytans bredd. Det erhållna riktningsdiagrammet är i huvudsak detsamma som tidigare.

Den under hänvisning till fig. 16 och 17 beskrivna elektro- ' sta iska laddningsfördelningen hänför sig till ytladdningar. I båda dessa fall kan dock samma laddningsfördelning realiseras genom åstadkommande av elektrostatisk laddning till olika djup i polymerl skiktet hos den i fig. i visade elektretfolien. Den elektrostatiska laddningen U'vid en godtycklig punkt ges av relationen _ UH :sov _; d (10) d där V' = laddningstätneten polymerens dielektricitetskonstant N M u n díelektrioitetskonstanten hos den omgivande luften ” dl = den elektrostatiska laddningens djup d = polymerskiktets tfiocklek V = elektrostatisk spänning I fig. 18 visas ännu en metod att ladda elektretfoliens nämnda polymeryta. Liksom vid fig. 17 varierar - inom ett valt om~ råde « en negativ elektrostatisk laddning utefter polymerskiktets längd i enlighet med relationerna (1) och (2)¿»Till skillnad från förhållandena i figv 17 är dock polymerytans oladdade områden posi- tivt laddade i fig. 18. Effekten av_att polymerytan ges både positiv och negativ laddning blir att en skarpt definierad kant bildas mel* lan de båda områdena. Känsligheten vid en viss punkt på omvandlaren blir således mer exakt eftersom den direkt beror av den elektro~ 453 552 “'- statiska laddningen i nennn punkt. Riktningsdiagrammetiuppvinar5JÄ kraftig riktvevkan och innefattar, såsom visas i fig. S, en huvuåe :men aan ef: flertal aiaalener under en förutbestämd rrzsske1nivå..i _I de tre tidigare nämnda utföringsformev där variation före~ ligger med avseende på metallbredden, det faktiska luftgapet ellen det effektiva luftgapet, kan elektretfolien utbytas mot en folie som pàtryckes en likfërapänning. I stället för att åstadkomma en elektrostatisk laddning på folien pàtrycker man således kontinuer~ ligt en likförspänning på folien från en yttre likspånningskälla.

Vidare kan två skilda folier användas, nämligen antingen en folie bestående av ett metallskikt och ett polymerskikt eller en folie helt utförd av metall. I det fall att man använder en folie bestående av e t pnlymenskíkt och ett metallskikt, måste emeller- tid det senare plaoavae närmast motelektrodplattan. _ Dessutom skall folïen icke placeras direkt på motelektrodë plattan, utan i stället eknll densamma uppspännas över plattan, exempelvis genom att man i likhet med utförandet i fig. B använder isolerande stoppelement 62, BN.

Ledarna från foliens metallskikt och motelektrodplattans metallskikt kan omkastas vid anslutningsdonet, dvs. ledarnas oolae ritet är utan betydelse. annan-uu

Claims (8)

i” ~f Åt t” 4sz ss: i Ensamma:

1. Akustisk nmvandlnzn innafattande en alektretfoliø ash en mqtalliserad motelektrødplatta, k ä n n e t a c k n a d§_ av att det effektiva luftgapet mellan alaktretfolien (121, 123, 127) och den metalliserade mote1ektradp1attan'(116, 122, 126) är avpaasat i ønlíghat med en förutbestämd rplation, så att omvandlarens känslighet varierar mellan ó1ika,punktøf utefter omvandlarens längd 1 beroende av det éffefltiva lutt- gapatn variatíun, att omvandlarena riktningsdiagran innohàlišr an huvudløb own att flertal i huvudsak vid en förutbestämd tröskølnivà ligganda nidlobor, att den mutallilørndo motv alektrodplattan är fërsadd med att flertal luftmøllunrum, øamt att mellanrummon utmsd motelektrodplattans längd ändras symev triakt kring motelektrodplattnns mittpunkt för tstadkommanda av riktnzngsdàagrammøt, varvid varje nídløb 1 riktningx- diagrammet är àtminatønø en förutbestämd nivå under nämnda huvudlub. i 2L-Omvandlare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k na d av att varje luftmellanvum är ett hål, som sträcker síg_genom motelektrodplattans tjøcklek, varvid hålen har samma diameter och varvid antalet hål över motelektrodplattans bredd varierar utmed motelektrvdplattans längd symmetriskt kring motqtektrod- plattans mitt enligt följande samband; “ 2 i/

2. . man (w: > Wrluv) K» ~L§ lclål. där, ~ Besselfunktíon av det första slaget; - c-nm; H 1n[%+(r2-131/3]; r = amplitudfërhåílandet mællan huvudloben och sídlobs- tröskelväfdet; 6 ~ normerad längé mellan en godtycklig punkt på mot- Cß-NC-l .n v,¿453d 5Äfi2ïlr v, ' ,¿_,v^_ . elektrodplattan och plattans mitt;r och V 'f j Å- L ° Jr Vd . , ; L' 1 normèrad längd hus motelektrodplattan, utöver vilkefi nämnda spàrdensitet är en konstant; K.*e:d~ d§

3. Omvandlare enligt kravet 1,. k ä'n n e t e c¿k n add av att nämnda många luftmellanrum är bildade av ett flertal 'W spår i nämnda metelektrodplatta, varvid spåren är väseàrligeni parallella med varandra och väsentligen parallella med mot-I f elektrodplattans bredd, varvid spåren har samma tvärsektipn fl och varvid_antalet spår.per¶1ängdenhet varierar utmed motelekë trodplattans längd symmetriskt'kríng motelektrodplattans mítt¿v lv enligt följande samband; V I 1 <1~s2{ï72fll K. nå la! i 1 J1 = Besselfunktiøn av det första slaget; 5 = c-1)'/2; v - ln[r+(r2~1)1/21; r ~ amplítudförhàllandet mellan huvudloben och sidlobs- tröskelvärdet; E I ncrmerad längd mellan en godtycklig punkt på mat-- elektradplattan och plattans mitt; och L - normerad längd hos motelektrodplattan, utöver vilken nämnda spàrdensítet är en konstant, K. _

4. ~ Omvandlare enligt kravet 1,' k ä n n e t e c k n a du av att varje luftmellanrum är bildat av ett hål, som löper genfim motelektrødplattans tjeeklek, varvid nämnda hål är likformigtd fördelade í motelektredplattan och hâlens díametrar varierar utmed motelektrudplattans längd symmetrískt kring mote1ektrod~ plattans mitt enligt följande samhand;,_ l I _ r~ M M A 2 1 A ø1f?»(1~a >e/21 , ris! (L v f**”* "”*L/ 2“1* fi“> e » f<{"d2._ 1 ,_-,.¿,_ m i 11 _ ,» f» ~1 tvn ' t :n¿@n, ß*=w@tl f där, C-l -J I Besselfunktínn av det första slaget; J' =(-1)1f2; i ' V i =1nEr+cr2~1>'/2]; I amplítudförhâllandet mellan huvudløben och sídlobs~Å l tröskelvärdeti V .A »¿ M normeradäfingd mellan en godtycklíf Pänkt på mot- elektrodplattan och plattans mitt; t och . L -'normerad längd av nämnda motelektrodp1atta,lutöver~ _ vilken nämnda luftvolym i hålen är kønstanten, K.W 5.i0mvand1arn enligt kravet 1,_ k ä n n e t e c k n a d àv att nämnda luftmellanrum är bildat av ett flertal spår í- nämnda motelektrodplntta, varvid spåren är väsentligen paral- lella med varandra oth väsentligen parallella med mote1ektrod~ plattans bredd, varvifi špàren är likformígt fördelade i mot- elektrodplattan och npårens tvärsektionsdíametrar varierar utm med motelektrodplattans längd symmetriskt kring motelektrod- plattans mitt enligt det följande sambandet; IW Ü I Jlfvjvßlffial/Z] 'El <1, <1~a21172J1<:v> K. t - fl_¿ lfil il där, (-0 -L Il “ßesselfunktíon av det första slaget;

5. ~ c-xfl/z; v - 1n[j+(rz-131/glš W r = amplítudförhàllandet mellan huvudloben och sidlobs« tröskelvärdet; E = normerad längd mellan en godtycklig prnkt på mot- el.ltrcdplattan och plattans mitt; L = normerad längd av nämnda mutelektrodplattn, utöver vilken nämnåa tvänsektíon av luft i nämnda spår är _ konstanten, K.

6. Omvandlare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda metallíserade motelektrcdplatta innefattar: ett metalliserat kretskort samt ett konstruktionselement m ,1Qt för upphävande av nämnäa metallisèrade kretskort, varvid luft-V mellanrummen i det metalliserade kretskortet är bildade av ett flertal líkformigt fördelade hål med samma diameter, var- vid hålen sträcker_sig in i nämnäa konstruktion, som uppbär element, så att djupet av nämnda hål samt volymen av luft í _ hålen varierar utmed motelektrødplattans längd symmftriskt'@" kring motelektrndplattans mitt enligt det följande sambanâet;' I» . _,- _ 2 1/2 <1-szs*/2a1<fiv> KV; där, J1 = Besselfunktícñ av det första slaget, i = c-1)*/2: , v = 1n[r+(rz-1)'f?]; r = amplitudförhâllandet mellan huvudloben och sídlobs- tröskelvärdet; E = notmerad längd mellan en godtycklig punkt på mot- elektrodplattan och plattans mitt; och L = normerad längd av nämnda motelektrodplatta, utöver vilken nämnda volym av luft i hälen är en konstant, K. '

7. Omvandlare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den metalliserade mctelektrodplattan innefattar: ett metallïserat kretskort samt ett konstruktíonselement“ för uppbärande av det metallíserade kretskortet, varvid luft- mellanrummen i det metalliserade kretskortet är bildade av ett flertal líkformígt fördelade spår med samma tvärsektíon, varvid spåren sträcker sig in i nämnda konstruktíonsuppbärande elemeñt, så att djupet av nämnda spår och volymen av luft i spåren varierar utmed det metallíserade kretskortets längd symmetriskt kring kretskortets mitt enligt det följande sambandet; a1:fiv<1~:2>1f21 , cx~a2>*/2J1 IEI-z L K, lt L i IC! ¿ 1 t 4t f, 5 52 där, (-4 _: I Besselfunktion av det första slaget, i - c-nW; ='ln[r+(r2-1)1/g]; r. - amplítudförhâllandet mellan huvudloben och sidlobsfl tröskelvärdet; ' E H normerad längd mellan en godtycklig punkt på mot- m . elektrodplattan och plattans mitt; och _ QL = normerad längd av nämnda motelektrodplatta, utöver ' vilken nämnda volym av luft i spåren är en konstant. ' K.

8. Omvandlare enligt Ltavet 1,ï k ä n n e-t e c k n a di av att nämnda elektretfolíe innefattar ett metallskikt samt H ett polymerskikt, varvid nämnda metallskikt och nämnda po1ymer~\ skikt har rektangulär form. I V s 9.3 Omvandlare enligt kravet 1;' k ä n n e t e c k n a d av att en första ledare från nämnda elektretfolie samt en andra ledare från nämnda metallbeläggning på motelektrodplattan slutar vid ett hopkopplingsdon för sändande av signaier där-~ emellan. _ . x 10; Omvandlare enligt kravet1,_ k ä n n e t e c k n a d av att elektretfolíen är en första elektretfolíe med ett metallskikt och ett polvmerskikt, varvid elektretfolien är fäst vid motelektrodplattan så att elektretfoliets metallskíkt är i kontakt med motelektrodplattans metallbeläggning, samt en andra elektretfolie, innefattande ett polymerskikt med väsent- ligen konstant tjocklek samt ett metallskikt, varvid den andra foliens polymerskiktyta vetter mot nämnda första folies polymet» yta väsentligen parallellt och på ett förutbestämt avstånd från densamma; varvid tjockleken av den första elektretfoliens polyß merskikt minskar utmed notelektrodplattans 1ängJ symmetriskt kring motelektrodplattane mitt för àstadkommande av ett rikt- ningsdíagram, innefattande en huvudlob och ett flertal sidloberg varvid varje sidlob är en förutbestämd nivå under nämnda huvuda o