ШИРОКОПОЛОСНОЕ АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МИКРОФОНА

Предлагаемая полезная модель относится к области акустических устройств, предназначенных для повышения чувствительности микрофона в условиях приема сигналов низкого уровня.
Целевым назначением предлагаемой полезной модели является увеличение чувствительности микрофона в частотном диапазоне 2-8 кГц на величину до 28 дБ, что позволяет использовать микрофон для приема сигналов низкого уровня.
8
5
Акустическое устройство предназначено для совместной работы с микрофонами, имеющими входной патрубок, со значением входного сопротивления не менее 10 Нс/м.
Известно акустическое устройство (Заявка №2013120376/28(030183) от 30.04.2013 г.), состоящее из двух последовательно соединенных цилиндрических волноводов и втулки для установки устройства на входной патрубок микрофона. Внутренние размеры первой от входного патрубка ступени: диаметр от 2,4 до 2,6 мм, длина от 14 до 16 мм, второй ступени: диаметр от 5,5 до 6,5 мм, длина от 24 до 26 мм. Данное устройство обеспечивает повышение чувствительности акустической системы в полосе частот от 2 до 6 кГц, в частности, на величину 18 дБ на частоте 3,5 кГц, на величину 10 дБ на частоте 5 кГц. Однако при особо низких уровнях принимаемого сигнала данное устройство не позволяет в достаточной мере компенсировать потери звукового давления и обеспечить качественный прием речевого сигнала.
Целью предлагаемого технического решения являлось создание акустического устройства, обеспечивающего по сравнению с прототипом более широкий частотный диапазон коррекции чувствительности микрофона и более высокую величину чувствительности микрофона в высокочастотной области.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в реализации акустического устройства, обеспечивающего увеличение чувствительности микрофона в частотном диапазоне 2-8 кГц на величину до 28 дБ.
Расширение частотного диапазона коррекции и большее по сравнению с прототипом увеличение чувствительности микрофона достигается за счет использования в составе устройства трех ступеней цилиндрических волноводов, обеспечивающих увеличение резонансных свойств системы, состоящей из акустического устройства и микрофона.
Акустическое устройство (фиг. 1) представляет собой структуру из трех последовательно соединенных цилиндрических волноводов (ступеней). Внутренние размеры первой ступени (1): диаметр от 2,9 до 3,1 мм, длина от 16 до 18 мм, второй ступени (2): диаметр от 5,5 до 6,5 мм, длина от 19 до 21 мм, третьей ступени (3): диаметр от 9,5 до 10,5 мм, длина от 11 до 13 мм. Устройство также имеет входную ступень (4): диаметр от 3,9 до 4,1 мм, длина 5 мм, предназначенную для плотной (без акустических утечек) стыковки с патрубком микрофона.
Ступени устройства являются четвертьволновыми резонаторами, длина которых определяет область частот, в которой осуществляется повышение чувствительности (согласно выражению f=c/4l, где f - частота, c - скорость звука в воздухе, l - длина ступени), а отношение площадей определяет коэффициент акустической трансформации и, соответственно, величину увеличения чувствительности. Длина первой ступени, равная с учетом технологического разброса 16-18 мм, обеспечивает повышение чувствительности в диапазоне частот 4700-5300 Гц, длина второй ступени 19-21 мм обеспечивает повышение чувствительности в диапазоне частот 4000-4500 Гц, длина третьей ступени 11-13 мм обеспечивает повышение чувствительности в диапазоне частот 6500-7700 Гц. Коэффициент трансформации данного устройства составляет от 4 до 12, что соответствует повышению чувствительности на величину от 12 до 28 дБ.
Акустическое устройство изготовлено из термоусаживаемой трубки посредством термоусадки на оснастку с заданными геометрическими размерами. Данное технологическое решение существенно упрощает процесс изготовления устройства (по сравнению с прототипом не требуются токарные операции по изготовлению деталей и сборка устройства). При этом технологический разброс параметров ступеней, обусловленный данным способом изготовления, допустим, так как не оказывает существенного влияния на итоговые характеристики системы. Данный технологический разброс заложен в параметры устройства.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает увеличение чувствительности микрофона в диапазоне частот 2-8 кГц, в частности, на величину 18 дБ на частоте 3,3 кГц, на величину 20 дБ на частоте 5 кГц и на величину 28 дБ на частоте 8 кГц. По сравнению с прототипом выигрыш по чувствительности в высокочастотной области составляет до 14 дБ, а верхняя граница частотного диапазона коррекции амплитудно-частотной характеристики чувствительности расширена с 5 кГц до 8 кГц. Сравнение амплитудно-частотных характеристик чувствительности микрофона без дополнительных устройств, с устройством-прототипом и с патентуемым устройством представлено на фиг. 2.