АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТИПА ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННЫХ ФОНОВЫХ ШУМОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области акустических преобразователей электромагнитного типа.
Целевым назначением предлагаемой полезной модели является ее использование в качестве датчика звуковых колебаний в системах приема акустической информации на основе высокоомных волноводов (волноводов с высоким акустическим сопротивлением) в условиях повышенных фоновых шумов.
Известен акустический преобразователь электромагнитного типа для работы в системах на основе высокоомных волноводов (регистрационный номер Патента на полезную модель №109295 от 10.10.2011 г.).
Данный преобразователь, обладающий высоким входным акустическим сопротивлением и обеспечивающий высокие электроакустические характеристики при совместной работе с высокоомными волноводами, имеет дифференциальную магнитную систему с внутренними магнитами и совмещенной подвижной системой. Чувствительный элемент преобразователя (диафрагма) одновременно выполняет роль приемника звука и элемента магнитной системы. Диафрагма расположена между двумя полюсными наконечниками, при этом наконечники, обойма, ярмо, магниты образуют две замкнутые магнитные цепи. Принцип действия преобразователя электромагнитного типа основан на возникновении электродвижущей силы в катушке при изменении магнитного потока, протекающего через ее сердечник. Изменение магнитного потока возникает вследствие изменения воздушного зазора в магнитной цепи между диафрагмой, изготовленной из магнитного материала, и полюсным наконечником. Этот зазор изменяется при колебаниях диафрагмы под воздействием на нее звукового давления и изменяет магнитный поток, создаваемый магнитами.
Недостатком прототипа является необходимость применения дополнительных корректирующих устройств (акустических фильтров, работающих по принципу резонатора Гельмгольца) для подавления низкочастотных максимумов амплитудно-частотной характеристики чувствительности при работе акустического преобразователя в составе систем на основе высокоомных волноводов в условиях повышенных фоновых шумов.
Целью предлагаемого технического решения являлось создание электромагнитного акустического преобразователя, предназначенного для работы в системах передачи акустической информации на основе высокоомных волноводов различных параметров в условиях повышенных фоновых шумов.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в реализации электромагнитного преобразователя, обладающего более высокими электроакустическими характеристиками по сравнению с прототипом за счет:
- увеличения диаметра чувствительного элемента (диафрагмы);
- конструктивного исполнения, предусматривающего встроенный акустический фильтр, работающий по принципу резонатора Гельмгольца.
В результате реализации данных технических решений габаритные размеры акустического преобразователя составили: наружный диаметр - 14 мм, длина - 56 мм (без учета длины кабеля).
Конструкция акустического преобразователя изображена на фиг.1. Основу изделия составляет электромагнитный капсюль дифференциального типа с внутренними магнитами (1) и диафрагмой (2), выполняющей одновременно роль приемника звукового давления и элемента магнитной системы. Плоская диафрагма диаметром 10,5 мм, толщиной 0,05 мм выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью.
Капсюль изделия представляет собой симметричную конструкцию относительно диафрагмы, закрепленной между двумя обоймами (3). В обоймах размещены магнитные узлы. Каждый магнитный узел содержит магнит (1), ярмо (4) с подстроечником (5), полюсный наконечник (6), катушку (7) и контактную плату (8).
3
В отверстие полюсного наконечника переднего магнитного узла вклеена трубка (9) внутренним диаметром 1,7 мм. Требуемая величина наддиафрагменного объема, которая составляет 11 мм, достигается опрессовкой магнитного узла герметиком (10) КЭН-3с.
Плата заднего магнитного узла снабжена контактными штырьками (11), к которым подпаяны провода выходного кабеля (12). Передний и задний магнитные узлы помещены в корпус капсюля (13), являющийся магнитным экраном, и электрически отделены от него изоляторами (14, 15). Крышка капсюля (16) поджимает оба магнитных узла к передней стенке корпуса (13). Задняя крышка (17) с подпаянным выходным проводом соединена с корпусом капсюля лазерной сваркой. Корпус капсюля (13) со стороны акустического входа через уплотнительную резиновую втулку (18) при помощи лазерной сварки соединен со втулкой (19) внутренним диаметром 1,8 мм.
3
Акустический вход капсюля соединен с входным патрубком акустического преобразователя (20) внутренним диаметром 3 мм длиной 23,8 мм, который служит для передачи акустического давления на вход капсюля и усиления чувствительности в области высоких частот. В боковой стенке патрубка сформировано миниатюрное отверстие (21), которое является горлом резонатора Гельмгольца. Диаметр горла составляет 0,3 мм длина 0,75 мм. Корпус акустического преобразователя (23) закрывает капсюль и часть входного патрубка (20). Корпус (23), втулка (22), входной патрубок (20) и передний торец капсюля формируют замкнутый объем резонатора Гельмгольца размером 1900 мм. Геометрические параметры резонатора расчитаны, исходя из коррекции формы амплитудно-частотной характеристики чувствительности в диапазоне частот до 1000 Гц для нивелирования влияния шумовой помехи.
Детали преобразователя изготавливаются из следующих материалов: магнит (1) - сплав ЮНДКТ5БА ГОСТ 17809-72; диафрагма (2), обойма (3) - пермаллой 79НМ ГОСТ 10160-75; ярмо (4), подстроечник (5), полюсный наконечник (6), корпус капсюля (13), крышка капсюля (16) - пермаллой 50Н ГОСТ 10160-75, плата (8) - стеклотекстолит СТАЛ-1-5-0,5 ТУ 87.И.79.0102.001; трубка (9), задняя крышка (17), сетка (20), патрубок (21) -нержавеющая сталь 12×18Н10Т-В ГОСТ 14162-79; выходной кабель (12) - МСЭФП 2×0,08 ТУ ОХТ 505.418-87; изоляторы (14, 15) - полиамид ПА 610-Л-СВ 30 ОСТ 6-05-408-85; уплотнительная втулка (18) - смесь резиновая колондрованная ТУ 2512-046-0015081-2003; корпус (23) - 12×18Н9-6-ТГОСТ 5949-75.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство может быть использовано в качестве датчика звуковых колебаний в системах приема акустической информации на основе высокоомных волноводов в условиях повышенных фоновых шумов. Предлагаемый акустический преобразователь при работе с волноводом диаметром 3 мм и длиной 300 мм обеспечивает в полосе частот 200-6300 Гц следующие электроакустические характеристики:
- характеристическая чувствительность не менее 300 мкВ/Па;
- неравномерность амплитудно-частотной характеристики чувствительности не более 32 дБ.
Указанная характеристическая чувствительность преобразователя на 3 дБ выше, чем у прототипа.
Данные электроакустические характеристики стабильны при изменении длины волновода.