ЛАРИНГОФОН

Заявляемая полезная модель относится к технике электроакустических преобразователей (класс H04R), а именно, к контактным микрофонам, в частности к ларингофонам (класс H04R 1/46), выполненным на основе пьезокерамических преобразующих элементов (H04R 17/00, 02).
Известен аналог заявляемой полезной модели под названием «Микрофон, громкоговоритель», акцептованная заявка Японии №56-132096, выданная фирме «General Research Electronics» 21.03.80 г., (класс МПК: H04R 1/16, 1/00). В этом аналоге биморфный пьезоэлектрический чувствительный к звуковым колебаниям, элемент выполнен в виде консольной балки (консоли), один конец которой укреплен на основании корпуса, в котором размещены усилитель, на вход которого подключен упомянутый пьезоэлемент, и токовыводящие провода и провода питания усилителя. Основание корпуса установлено в ушной раковине среднего уха. Второй конец консоли является свободным и расположен в приемной части корпуса, повторяющей форму ушного канала, расположенного в этом ушном канале и плотно контактирующего с тканями ушного канала. Звук воздействует на биморфный пьезоэлектрический элемент через отверстие в торцевом конце приемной части корпуса и через его стенки, заставляя этот пьезоэлемент колебаться с частотой воздействующего на него звука и с амплитудой, пропорциональной амплитуде звука.
Недостатком этого аналога является то, что чувствительный к звуковым колебаниям пьезоэлектрический элемент выполнен биморфным, поскольку биморфная конструкция имеет сложную и дорогостоящую технологию изготовления:
изготовление отдельных пластин элемента, их поляризация и склейка в упомянутый биморфный элемент. Каждая из пластин биморфного элемента перед термообработкой и поляризацией металлизируется для создания электродов на пластинах биморфного элемента. Эти пластины склеиваются электропроводящим (токопроводящим) клеем типа «Контакол», в клеящую массу (эпоксидная смола, клей типа «БФ», переработка мясного сырья) добавляют тонкодисперсный токопроводящий порошок (металлические шарики или чешуйки размером порядка 4 мм, угольный порошок с размером грани зерна порядка 4 мкм). При затвердевании клея электропроводящие (токопроводящие частицы могут располагаться не обязательно в один слой, а создавать комковатые объединения, что порождает неоднородность и неодинаковость толщины клеевого слоя. Такие неоднородности ухудшают электромеханические параметры. Эти же неоднородности приводят к тому, что биморфные элементы имеют значительный разброс по электроакустическим и электромеханическим параметрам (от изделия к изделию), т.е. создается нестабильность параметров ларингофона (от изделия к изделию).
(Аналогов на биморфных элементах описано несколько: японские акцептованные заявки №№58-136199, фирма «Пайротто К.К», 58-88946 фирма «Мацушита Электрик Ко», «Индастриэл Ко», 56-39698, 57-72316, которые обладают теми же недостатками, что и описанный выше аналог.)
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели ларингофона является пьезоэлектрический пьезокерамический звукосниматель проигрывателей грампластинок модели «Родина» и «Аккорд». В этом звукоснимателе используется пьезокерамический пьезоэлектрический элемент разработанный и изготавливаемый заводом «Аврора», г.Волгоград. Указанный пьезоэлектрический пьезокерамический элемент выполнен в виде пьезокерамической радиально
поляризованной трубки. Внутренняя поверхность трубки металлизирована. На наружной поверхности трубки нанесены две металлизированных полосы. Полосы нанесены вдоль диаметрально расположенных образующих. Пьезокерамический элемент одним своим концом жестко укреплен на тонарме и к его металлизированным зонам подключен своим входом усилитель. Второй конец пьезокерамического элемента - свободный (пьезокерамический элемент - консольная балка). На этом конце установлена звукоснимающая иголка, конец которой входит в звуковую канавку. При работе проигрывателя иголка повторяет ход канавки и пьезокерамический элемент совершает изгибные колебания, и в нем возникают с частотой и и амплитудой этих колебаний, положительный и отрицательный электрические заряды (в зависимости от знака радиуса кривизны изогнутого пьезоэлектрического элемента), которые создают разность потенциалов с частотой записанного на грампластинку звука и с амплитудой, пропорциональной амплитуде этого звука. Усилитель усиливает эту разность потенциалов.
Недостатком прототипа является то, что он не воспринимает звуки, создаваемые оператором и передаваемые через ткани гортани оператора.
Целью создания заявляемой полезной модели является устранение указанного недостатка: создание ларингофона пьезоэлектрического пьезокерамического с трубчатым консольным пьезокерамическим элементом.
Кроме того, другой целью является создание пьезокерамического элемента с высокой стабильностью и повторяемостью электроакустических и электромеханических параметров (от изделия к изделию).
Поставленная цель достигается тем, что ларингофон, содержащий корпус, плотно установленный на гортани оператора и содержащий, в свою очередь, усилительно - согласующее устройство, жестко установленное в монтажном блоке на
боковой стенке упомянутого корпуса и пьезоэлектрический консольный преобразователь одним своим концом жестко установленный в монтажном блоке и подключенный ко входу усилительно - согласующего устройства, отличающийся тем, что упомянутый пьезоэлектрический консольный преобразователь выполнен в виде трубки, внутренняя поверхность которой металлизирована, а на наружной поверхности трубки нанесены вдоль диаметрально расположенных образующих этой трубки две металлизированных полосы: один конец этой трубки жестко укреплен в монтажном блоке, а на свободном конце трубки жестко установлено инерционное (массивное) тело.
Металлизированные наружные полосы трубки и внутренняя металлизированная поверхность трубки подключены ко входу упомянутого усилительно-согласующего устройства.
Положительные эффекты, создаваемые заявляемые полезной моделью: более высокая сравнительно с аналогами (в том числе и с прототипом) стабильность электроакустических и электромеханических параметров ларингофона (от изделия к изделию), а также возможность создания контактного микрофона: ушного, черепного (с костной восприимчивостью), щечного (в том числе - для сотовых телефонов). Другие возможные положительные эффекты не исследовались.
Перечень фигур чертежей, поясняющих сущность заявляемой полезной модели:
Фиг.1 Ларингофон (осевое сечение)
Фиг.2 Трубчатый пьезоэлектрический пьезокерамический преобразователь (без массивного (инертного) тела на свободном конце консоли).
Фиг.3 Трубчатый пьезоэлектрический пьезокерамический преобразователь (с инертным (массивным) телом и установкой закрепленного конца консоли).
Фиг.4 Трубчатый пьезоэлектрический пьезокерамический элемент.
Направление поляризации (стрелки).
Заявляемый в качестве полезной модели ларингофон состоит из корпуса 1, торцевая стенка 2 которого плотно прилегает к ткани 3 гортани оператора. На боковой стенке 4 ларингофона жестко закреплен монтажный блок 5, в котором жестко закреплен один конец 6 консольного пьезоэлектрического пьезокерамического элемента 7, имеющего трубчатую форму и свободно проходящего через отверстие 8, не касаясь боковой стенки 4, внутрь полости 9 корпуса 1. Этот элемент 7 внутри полости расположен свободно, не соприкасаясь со стенками 2 и 4 корпуса 1. Пьезоэлектрический пьезокерамический элемент 7 имеет трубчатую форму, внутренняя поверхность 10 которой полностью металлизирована, а наружной поверхности 11 которой выполнены параллельно образующей трубки по всей ее длине 2 металлизированные полосы 12 и 13 по всей длине трубчатого элемента 7 не контактируя между собой по всей своей длине. На свободном конце 14 трубчатого пьезоэлектрического элемента 7 жестко установлено инертное (массивное) тело 15, которое не соприкасается со стенками 2 и 4 корпуса 1 при любых эволюциях корпуса 1 и оператора, на гортани которого установлен ларингофон. К металлизированным полосам 12 и 13 на закрепленном в установочном блоке 5 конца консольного элемента 7 подключены (припаяны) соединительные провода 16 и 17, вторые концы которых (не показаны), подключены к усилительно-согласующему устройству (не показано), расположенному внутри монтажного блока 5. Выходные провода и провода питания (не показаны), объединенные в шнур 18, выходят из монтажного блока 5 и подключены к аппаратуре связи (не показана). Пьезоэлектрический пьезокерамический трубчатый элемент 7 имеет радиальную поляризацию (в направлении стрелок на фиг.4).
Работает ларингофон следующим образом. При поступлении звуков в ткани 3 гортани оператора эти ткани совершают колебания с частотой звука и с амплитудой, пропорциональной амплитуде звука. С точно такими же частотой и амплитудой колеблется корпус 1 ларингофона, торцевая стенка 2 которого плотно прилегает к тканям 3 гортани. Точно также колеблется монтажный блок 5, в котором жестко закреплен (установлен) конец консоли 6 пьезоэлектрического пьезокерамического элемента 7. Свободный конец консоли 14, на котором укреплено массивное (инертное) тело 15, совершает относительно корпуса 1, его торцевой стенки 2 колебания с частотой звука, создаваемого оператором и с амплитудой пропорциональной амплитуде звука. В результате трубчатый элемент 7 испытывает изгибные колебания перпендикулярно оси «0-0». Поскольку элемент 7 имеет радиальную поляризацию, то на его металлизированных полосах - электродах попеременно, с частотой и амплитудой звука возникают положительные и отрицательные заряды, т.е. между металлизированными полосами 12 и 13 возникает разность потенциалов, имеющая частоту звука, создаваемого оператором и амплитуду, пропорциональную амплитуде звука. Эта разность потенциалов воспринимается через провода 16 и 17 усилительно-согласующим устройством, расположенном в монтажном блоке 5 (само устройство не показано) и через провода шнура 18 (отдельно не показаны) поступает в передающий тракт аппаратуры связи. Электрическое питание усилительно - согласующего устройства поступает по проводам питания (отдельно не показаны) шнура 18. Описанное выше устройство ларингофона точно также работает в качестве микрофона костной восприимчивости (теменного, черепного, ушного, заушного) и мягкоконтактного (щечного и т.п.). Другие возможности использования этой полезной модели не исследовались.