Экранированное акустическое устройство

Полезная модель относится к акустической технике, а именно к устройству, предназначенному для воспроизведения звука (экранированная колонка), и которая может быть использована при проведении испытаний, во время которых проверяемые объекты должны быть подвержены воздействию акустического сигнала (звукового давления), а измерительные устройства не должны быть подвержены воздействию электромагнитного излучения от акустического устройства.
Широко известно, что для защиты от электромагнитного излучения применяется экранирование (RU 144841 U1, опубл. 10.09.2014), известен контейнер с экранированием ЭМИ, который состоит из корпуса из электропроводящего материала, имеющего дно, боковые, переднюю и заднюю стенки и крышку, соединенную петлями и цилиндрическими амортизаторами с возможностью вращения для открытия и закрытия; средств экранирования в закрытом состоянии, размещенных по периметру разъема крышки и корпуса; вентиляционных панелей в стенках корпуса; запирающего устройства, обеспечивающего силовое контактное соединение средств экранирования при закрытии крышки; универсальной интерфейсной платы контроллера ввода/вывода, установленной в корпусе; на одной из стенок установлен, по меньшей мере, один вентиляционный блок, состоящий из экранирующей электромагнитное излучение вентиляционной панели и вентилятора, а на противолежащей ей стенке имеется вентиляционная панель, при этом на стенках внутри корпуса установлены: блок питания, разветвитель питания, экранированный сетевой фильтр, сетевой концентратор, медиаконвертер и экранированные разъемы ввода-вывода волоконно-оптических линий связи медиаконвертера («витая пара-ВОЛС»); в крышке имеется смотровое окно с оптически прозрачным фильтром, экранирующим ЭМИ; корпус и крышка имеют запирающее устройство, позволяющее пломбирование контейнера в закрытом состоянии; в одной из стенок корпуса предусмотрена установка экранированных разъемов ввода-вывода волоконно-оптических линий связи и медиаконвертера. Недостатками данного решения являются сложность данного решения и большие массогабаритные характеристики данного контейнера, а также то, что для обеспечения свободного выхода воздуха, создающего звуковое давление, из экранирующего контейнера, в нем необходимо делать отверстия (окно), которые значительно снижают эффективность экранирования.
Из источника, найденного в сети Интернет: http://infobez.org/activities/catalog1/szi_tk2/zawita_informacii_v_special_no_formiruemyh_kanalah2/kolonka_akusticheskaya_ekranirovannaya_uek/ известно акустическое устройство, которое предназначено для создания акустического давления в диапазоне частот от 125 Гц до 10 кГц при проведении специальных исследований электронной аппаратуры с целью выявления эффекта электроакустических преобразований. Недостатками данного решения является большие массогабаритные характеристики экрана для акустического устройства, а также то, что для обеспечения свободного выхода воздуха, создающего звуковое давление, из экранирующего контейнера, в нем необходимо делать отверстия (окно), которые значительно снижают эффективность экранирования.
Задачей полезной модели является преодоление недостатков прототипа путем создания экранированного акустического устройства для проведения испытаний.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности экранирования от побочного электромагнитного излучения (ПЭМИ) акустического устройства при одновременном уменьшении массогабаритных характеристик экрана.
Технический результат достигается за счет следующих особенностей экранированного акустического устройства. Экранированное акустическое устройство содержит электродинамический громкоговоритель, установленный в корпусе, при этом громкоговоритель конструктивно разделен на две части - электромагнитную и акустическую, причем электромагнитная часть размещена в экранирующем контейнере, который закреплен внутри корпуса устройства, а акустическая часть размещена вне экранирующего контейнера и также закреплена в корпусе устройства, при этом электромагнитная часть громкоговорителя соединена с акустической частью громкоговорителя толкателем, с помощью которого механические колебания от электромагнитной части передаются на акустическую часть. Внутри экранирующего контейнера, кроме электромагнитной части громкоговорителя, размещены усилитель сигнала, блок питания и другие электронные модули.
Акустическая часть включает в себя диффузор, размещенный на подвесе в корзине диффузора, центрирующую шайбу между корзиной и диффузором, а также пылезащитный колпачок.
Электромагнитная часть включает в себя катушку из медного провода, размещенную в кольцевом зазоре постоянного магнита и керна, центрирующие шайбы катушки и каркас.
Под воздействием переменного электрического тока, протекающего через катушку, в электромагнитной части возникают механические (вибрационные) колебания катушки относительно магнита. Для создания акустического сигнала, создающего звуковое давление в окружающем устройство воздушном пространстве, в одном из вариантов исполнения, с помощью толкателя, через небольшое отверстие в экранирующем контейнере механические колебания от катушки, установленной в электромагнитной части внутри экранирующего контейнера, передаются к диффузору, установленному в акустической части. Толкатель может соединять катушку и диффузор через шарниры, каждый из которых связан с катушкой и диффузором для передачи колебаний под различными углами.
Экранирующий контейнер (кожух) может быть выполнен из ферромагнитного материала, например из стали или пермаллоя с большой относительной магнитной проницаемостью.
Полезная модель поясняется чертежами
фиг.1 – схематичный вид акустического устройства;
фиг.2 – акустическая часть громкоговорителя;
фиг.3 – электромагнитная часть громкоговорителя;
фиг.4 – акустическое устройство - общий вид без экранирующего контейнера и корпуса;
фиг.5 – акустическое устройство с электромагнитной частью, усилителем и блоком питания, размещенными в экранирующем контейнере (кожух или экранирующие пластины, образующие замкнутый экранирующий кожух) - общий вид.
1. Корпус акустического устройства.
2. Электромагнитная часть громкоговорителя.
3. Акустическая часть громкоговорителя.
4. Толкатель (шток, рычаг).
5. Экранирующий контейнер в разрезе (кожух или скрепленные между собой пластины, образующие замкнутый экранированный объем)
6. Усилитель, блок питания, другие электронные модули (вариант размещения внутри контейнера).
Обычно акустические устройства для испытаний (звуковым давлением) изготавливаются с использованием электродинамических громкоговорителей (динамиков), которые обладают большим количеством достоинств. Однако во время работы, через динамики протекают электрические токи большой величины, которые создают побочные электромагнитные излучения (ПЭМИ) высокого уровня. В связи с возникновением ПЭМИ, создаваемых акустическим устройством, могут появляться наводки на измерительные линии, что может привести к ошибкам измерений.
Предлагаемая конструкция позволит значительно уменьшить влияние ПЭМИ на результаты испытаний, создаваемых акустическим устройством.
В основе заявленного решения поставлена задача конструктивно разделить электродинамический громкоговоритель на две части:
электромагнитную часть, назначение которой - преобразование колебаний электрического тока в механические (вибрационные) колебания катушки;
акустическую часть, назначение которой - преобразование механических (вибрационных) колебаний катушки в акустический сигнал (колебания звукового давления; толкателя передающего колебания катушки).
Передача механических (вибрационных) колебаний от электромагнитной части к акустической будет осуществляться с помощью толкателя, могущего иметь различную конструкцию.
Электромагнитная часть во время работы устройства является источником ПЭМИ, мешающих проведению исследований, а акустическая – источником звука, для распространения которого не должно создаваться препятствий. Поместив электрическую часть в экранирующий контейнер, а акустическую часть вне его можно существенно снизить уровень ПЭМИ, не создавая при этом препятствий свободному распространению акустического сигнала.
В обычных громкоговорителях электромагнитная часть жестко закреплена на акустической части, так что громкоговоритель представляет собой единое целое и разделить его невозможно. В результате, поместив обычный громкоговоритель в замкнутый экранирующий контейнер можно снизить уровень ПЭМИ, но создать препятствие для звука. Если же в экранирующем контейнере сделать отверстия для выхода звука (окно), эффективность экранирования резко снизится за счет нарушения целостности экрана.
Таким образом, предлагается разделить электродинамический громкоговоритель на две конструктивно независимые части - электромагнитную и акустическую. При этом акустическая часть громкоговорителя включает в себя: диффузор, корзину диффузора, пылезащитный колпачок или заменяющий его компонент, центрирующую шайбу, причем в конструкции диффузора присутствуют элементы, позволяющие соединить его с толкателем непосредственно либо через шарнир. Электромагнитная часть громкоговорителя включает в себя катушку, магнит, одну или несколько центрирующих шайб, каркас, причем в конструкции катушки присутствуют элементы, позволяющие соединить его с толкателем непосредственно либо через шарнир.
Также электромагнитная часть громкоговорителя устанавливается в экранирующий контейнер (кожух), выполненный из ферромагнитных материалов (пермаллоя или стали). Экранирующий контейнер с электромагнитной частью громкоговорителя, усилителем, блоком питания и другими электронными модулями закрепляется в корпусе и посредством толкателя, соединенного с катушкой непосредственно или через шарнирное соединение, через отверстие в контейнере соединяется с акустической частью (диффузором) непосредственно или также через шарнирное соединение. При этом акустическая часть находится вне экранирующего кожуха и также закреплена в корпусе.
Механические колебания от электромагнитной к акустической части будут передаваться с помощью дополнительного элемента - толкателя, который может иметь различную конструкцию (шток, рычаг и т.д.), в том числе с использованием шарниров для передачи колебаний под различными углами.
Основное преимущество предлагаемой конструкции заключается в том, что из экранируемого объема может быть изъята акустическая часть, которая имеет наибольшие геометрические размеры, а также требует наличия отверстий (окна) для воздуха. Экранировать нужно только электромагнитную часть. При этом в экранирующем контейнере не требуется проделывать большое количество отверстий или окно для обеспечения свободного движения воздуха, нарушающих целостность экрана. Кроме того, уменьшается объем и масса экрана.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет значительно улучшить экранирование акустических систем с одновременным уменьшением массы и объема экрана.