Акустический преобразователь электромагнитного типа для работы в условиях повышенных фоновых шумов

Устройство относится к области акустических преобразователей и может быть использовано в системах приема акустической информации. 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. 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. 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.

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).

В отверстие полюсного наконечника переднего магнитного узла вклеена трубка (9) внутренним диаметром 1,7 мм. Требуемая величина наддиафрагменного объема, которая составляет 11 мм³, 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.

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 мм³. 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.

Акустический преобразователь электромагнитного типа на основе капсюля с дифференциальной схемой включения магнитов и плоской диафрагмой диаметром 10,5 мм толщиной 0,05 мм с наддиафрагменным объемом 11 мм³, отличающийся тем, что он снабжен встроенным акустическим фильтром на основе резонатора Гельмгольца с размерами горла: диаметр 0,3 мм, длина 0,75 мм и воздушного объема 1900 мм³, сформированного между входным патрубком и наружным корпусом преобразователя.