SE458491B - Elektroakustisk omvandlare innefattande ett membran och en eftergivlig sick-sack-baelg, varvid baelgen aer foersedd med ett foerstyvningsorgan - Google Patents

Description

458 491 -* 10 15 20 25 30 35 2 tjockare. Detta resulterar i en akustisk strålning från hälgytan. Såsom redan sagts är denna strålning ej önskvärd emedan den akustiska strål- ningen (utgängssignalen) från omvandlaren bara skall alstras av membra- net.

Förstyvningsorganen kan nu åtminstone i stor utsträckning hindra bälgen från att bli tunnare eller tjockare under expansion resp samman- dragning. Nämnda akustiska bidrag från bälgen och följaktligen distor- sionen i omvandlarens utgängssignal kan således reduceras.

Eörstyvningsorganen kan t ex innefatta förstyvningsringar som var och ensär anordnade pá (i) bälgen vid var och en av nämnda tvärsnitt.

Det har visat sig att användningen av en sådan bälg kan bli mycket effektiv. Valet av de ställen där förstyvningsorganen är anordnade pá (i) bälgen bestäms huvudsakligen av bälgens speciella tvärsnitt där bälgen är fäst vid membranet resp chassit. Den periferiella längden av dessa tvär- snitt förblir konstant även under utslag hos membranet, så att man vid bestämning av förstyvningsorganens läge företrädesvis väljer de tvärsnitt vilka svarar mot (vilkas periferiella längd är lika med den periferiella längden hos) dessa tvärsnitt. Förstyvningsorganen kan således vara anord- nade vid de tvärsnitt som har den största periferiella längden då mem- branet ej gör något utslag.

En ytterligare reduktion av den akustiska energi som utstràlas av bälgen kan uppnås om för varje veck hos bälgen de delar av bälgen som liggeripà vardera sidan därav bildar en vinkel av i huvudsak 90' med var- andra i ej utsvängt tillstànd hos membranet, medan lämpligen i varje ut- svängt tillstånd hos bälgen den vinkel som nämnda två delar bildar med varandra alltid ligger mellan 90' och 120'.

Uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hjälp av exempel under hänvisning till bifogade ritning, där figur 1 visar en känd sicksack- bälg, figur 2 visar en utföringsform av uppfinningen och figur 3 schema- tiskt visar en del av sicksack-bälgen enligt figur 2.

Figur 1 visar ett schematiskt tvärsnitt genom den sicksack-bälg som är känd genom amerikanska patentskriften 3.019.849. Denna kända bälg har den nackdelen att den bidrar till omvandlarens akustiska utgängssignäl, vilket bidrag är icke önskvärt, emedan bara membianet skall alstra om- vandlarens akustiska utgàngssignal. Hur bälgens akustiska bidrag till om- vandlarens utgängssignal alstras kommer att förklaras med hänvisning till figur 1. Varje tvärsnitt genom bälgen 40 i ett plan vinkelrätt mot mem- branets rörelseriktning (i figur 1 är denna riktning angiven genom pilen 10 15 20 25 30 » 458 491 3 41) är en sluten linje som är en cirkel om bälgen är cirkulär. Längden av denna linje (cirkelns omkretslängd) varierar med förskjutningar av nämnda plan i pilens 41 riktning. Linjer 42 av minimal längd uppträder där bäl- gen är smalast och linjer 43 av maximal längd uppträder där bälgen är bredast (eller tjockast). De streckade linjerna 44 och 44' sammanbinder centrumpunkterna (som 45 och 45') för de successiva motliggande ytorna 46 och 46' av bälgen.

Om den i Pig 1 visade bälgen användes i en elektroakustisk omvand- lare är rummet 47 innanför bälgen ett rum som är tillslutet genom bälg- väggenåöch vidare genom membranet vid bälgens översida och den elektro- akustiska omvandlarens magnetsystem vid undersidan.

Då bälgen expanderar i en riktning som är angiven genom pilen 41 som en följd av ett utslag av membranet (för enkelhets skull antages att till följd härav bälgens botten i Pig 1 rör sig nedåt och bälgens över- sida i Pig 1 rör sig uppåt och att centrat förblir i huvudsak kvar på sin plats) så reduceras trycket i rummet 47. Som en följd av detta kommer centrumpunkterna 45 och 45' inte bara att röra sig i ritkningen 41 för membranets utslag utan också åt höger resp vänster på ritningen i Fig 1.

Bälgen blir tunnare. I Pig 1 är detta illustrerat därigenom att under bälgens expansion de streckade linjerna 44 och 44' övergår i de streckade linjerna 48 och 48', vilka förbinder centrumpunkterna 45 resp 45' i bälgens expanderade tillstànd. Men vid en sammandragning av bälgen så kommerzlrycket i rummet 47 att öka. Centrumpunkterna 45 och 45' kommer därvid inte bara att röra sig i riktningen 41 för membranets utslag utan också åt vänster resp höger i Fig 1. Bälgen blir tjockare. I Fig 1 är detta angivet därigenom att under denna sammandragning av bälgen de streckade linjerna 44 och 44' övergår i de streckade linjerna 49 och 49' vilka förbinder centrumpunkterna 45 resp 45' i sammanpressat tillstànd av bälgen. Resultatet blir att bälgen kommer att utstrála en akustisk signal. Såsom redan har sagts i det föregående är detta bidrag till om- vandlarens akustiska utgángssignal icke önskvärt.

E¿gi2 visar en elektroakustisk omvandlare med förbättrad zickgack- bälg som möjliggör att bälgens akustiska bidrag väsentligt reduceras.ï Bälgen är här försedd med förstyvningsorgan vid ett antal identiska tvär- snitt som är vinkelräta mot membranets rörelseriktning för att hälla dessa tvärsnitt åtminstone i huvudsak konstanta under utslag av membra- net. Detta kan t ex uppnås genom att anbringa förstyvningsringar pà (i) bälgen. Vid den i Fig 2 visade bälgen är det de tvärsnitt som är tagna 458 491 10 20 25 30 35 4 längs linjerna 43 som hálles konstanta, nämligen de tvärsnitt vilkas omkretslängd i ej utsvängt tillstànd av bälgen är maximal. I Fig 2 hard detta uppnåtts medelst ringarna 52. Bälgens funktion är schematiskt visad i Pig 3.

Figur 3 visar den del av bälgen som är betecknad med III i Pig 2.

De tvâ successiva ytorna av bälgen som bildas av de delar av bälgen som ligger mellan de båda linjerna 43 och linjen 42, d v s de delar av bälg- ytan som ligger på vardera sidan av vecket vid lilnjen 42, bildar en vinkel av_2 a relativt varandra i ett vilotillstånd av bälgen (d v s i ett icke utsvängt tillstànd av bälgen). Detta betyder att vinkeln mellan delarna AB och AC i Pig 3 är 2d. I utsvängt tillstånd av bälgen bildar ringarna en större vinkel B = 2 (u + du) relativt varandra.

Till följd av förstyvningsorganen är omkretslängden av linjerna 43 i huvudsak konstant oberoende av om bälgen befinner sig i vilotillståndet eller i det expanderande tillståndet. I Pig 3 är detta angivet därigenom att punkterna E, B, C och F ligger i linje.

Skillnaden mellan triangelns ABC yta och triangelns EDP yta är ett mätt på det eftergivliga elementets 50 akustiska bidrag till omvandlarens utgàngssignal. Triangelns ABC yta är 12sin a cos u, (1) medan šriangelns DEF yta är 12sin (o + da) cos (u + da) (2) så att skillnaden är lika med 12 [sin (u + du) cos (u + du) - sin u cosul (3) I det föregående har antagits att längderna av var och en av delarna AB, AC och DE och DP är 1. Genom att derivera ekvationen (3) med avseende pá u är det möjligt att beräkna att bälgens bidrag, d v s resultatet av ekvatigmen (3), blir minimalt om a är 45°, så att vinkeln mellan de tva successiva ytorna av bälgen skall vara 90'. Beroende på membraneês maximala utslag är det eftergivliga elementet lämpligen utfört på sådant sätt att vid ett godtyckligt utsvängt tillsátnd av membranet vinkeln mellan varje par av successiva ytor av bälgen utsättes för en maximal ändring av É30' relativt 90°. Detta betyder att 60' < ß < 120'. På detta sätt kan bälgens akustiska bidrag minimeras. Vilka tvärsnitt som förblir 10 15 20 25 30 35 - 453 491 5 konstanta hestämmes i verkligheten av det faktum att i den i Pig 2 visade omvandlaren bälgen är fäst vid membranet 1 och vid chassit 26 utefter en linje med maximal längd. Vid ett utslag av membranet kommer längden där bälgen är fäst vid membranet och vid chassit (i föreliggande fall längs en linje av maximal längd) inte att ändra sig. I föreliggande fall är därför linjerna 43 valda såsom de linjer, vilkas längd skall upprätthål- las konstant även vid ett utslag. Alternativt skulle det vara möjligt att fästa bälgen vid membranet och vid chassit utefter en linje av minimal längd. l detta fall skulle förstyvningsorganen vara anordnade längs lin- jerna ÉÉ..Generellt kan bälgen emellertid också förstyvas vid ställen som är belägna mellan de minimala och maximala tvärsnitten förutsatt att alla tvärsnitten har samma omkretslängd i bälgens vilotillstánd.

Den i det föregående med hänvisning till figur 3 beskrivna sick- sack-bälgen är generellt lämpad för användning i elektroakustiska omvand- lare för att reducera den distorsion som är en följd av det akustiska bi- draget fràn de kända eftergivliga elementen. Bälgen är emellertid sär- skilt lämpad för användning i elektroakustiska omvandlare med ett stort utslag, d v s omvandlare som exempelvis är försedda med hävstángsmekanis- mer, t ex de som är beskrivna i patentansökningen SE 8303520-4.

Det observeras att många varianter av den beskrivna utföringsformen är möjliga inom patentkravens skyddsomfáng. Således kan det elektromeka- niska manöverdonet exempelvis vara ett cirkulärt piezo-keramiskt tvä- skiktsälement (bimorft), vars centrala del är fäst vid omvandlarchassit och längs vars omkrets finns två eller flera hävstángsanordningar, via vilka elementet är kopplat till membranet.

Claims (4)

1. 458 491 20 30 35 6 Patentkrav 1. Elektroakustisk omvandlare innefattande ett membran och ett efter- givliqt element som är fäst både vid membranets yttre omkrets och vid om- vandlarens chassi, vilket eftergivliga element har formen av en sick- sack-bälg, k ä n n e t e c k n a d av att bälgen vid ett antal iden- tiska tvärsnitt vinkelräta mot membranets rörelseriktning är försedd med förstyvningsorgan för att hälla nämnda tvärsnitt åtminstone huvudsakligen konstanta_under utslag hos membranet.

2. Elektroaktustisk omvandlare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att förstyvníngsorganen är anbringade vid de tvärsnitt, vilkas omkretslängd är störst i ej utböjt tillstànd hos membranet.

3. Elektroakustisk omvandlare enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att, för varje veck på bälgen, de delar av bälgens yta som ligger pá vardera sidan därav bildar en vinkel av i huvudsak 900 med varandra i ej utböjt tillstànd av membranet.

4. Elektroakustisk omvandlare enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d av att i varje utböjt tillstànd av membranet den vinkel som nämnda delar bildar med varandra alltid ligger mellan 60° och 1200. "' v .-