Всесоюзная [пат?етно-техк??'^^п1дь
293280
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т>оеа Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт, свидетельства М
МПК Н Olv 7/00
Заявлено 18.VI11.1969 (№ 1355464/26-9) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 537.228.1 (088.8) Опуб>ликовано 15.1.1971. Бюллетень № 5
Дата опубликования описания 18.1II.1971
Авторы изобретения
А. Е, Артемов, И. Л; Волков, Б. И. Ильин, Н. В. Петькин, А. П. Савельев и В. Ф. Салохин
ВСЕСОЮЗНАЯ
1 ."- .1Е. ":ТНО-ТЕХКК 1 : :,. .."!
Заявитель
ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ С ВНУТРЕННЕЙ
ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ
Изобретение может быть использовано в микрофонах, телефонах, громкоговорителях и т. д.
Известны емкостные преобразователи с внутренней поляризацией, состоящие из корпуса, неподвижного электрода с профилированной формой поверхности, натянутой диафрагмы il верхней прижимной проводящей перфорирова|п|ой крышки. Диафрагма преобразователей состоит из нескольких слоев предваритслы|о поляризованной тонкой полимерной диэлектрической пленки. Предварительная электростатическая поляризация делает диэлектрическую полимерную пленку электретом, что исключает необходимость приложения внешнего поляризующего напряжения. Соприкасающисся поверхности центральных слоев диафрагмы металлизируются, и слой металлизации служит подвижным электродом.
С целью повышения чувствительности преобразователя, увеличения его статической емкости, расширения частотного диапазона и улучшения стабильности характеристик в предлагаемом преобразователе между подвижным и неподви>кным электродами помещен заполяризованный слой пьезоэлектрика, сцепленньш с поверхностью неподвижного электрода, а подви>кный электрод, касающийся слоя пьсзоэлектрика, выполнен в виде металлизированного слоя на полимерной пленке.
На фпг. 1 представлен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 — взаимное расио10жение огделыи|х компонентов части приемного элемента l|рсобразователя.
Преобразователь состоит из корпуса 1, изогп|рующсй втулки >, запрессованной или вклеенной в корпус неподв|I>I íoãо электрода
10;>, слоя пьезоэлекгрика 4, одна поверхность которого сцепл II;l с повсрхностью основного испо IВ||жl10ГО э..1екгрода, и вторая стОроп|l ирофилирована, канала !> компенсации внешнего атмосферного давления, мембраны 6, на15 тянутой с помощью прижимного кольца 7, и винтов 8. Диафрагма I!»1110111eIIEI из тонко, 1 мсталл леской фольги (2 — 5 1!к) или из полимерной металлизированной пленки (10 — 50 liк). Малая толIUIIíà подвиж||ой III2Э афрагмы дает уменьшенное значение се поверхностной плотности, что приводит к увеличешио резонансной частоты иреобразоваТ0.1 Я.
Слой пьезоэлектрика нанесен на повсрх25 ность основного электрода (толщина слоя порядка 0,51 — 1 11.1I) oднIIibl 113 известных clloco(!ОВ. 111!>КEIЯЯ IIОВ охнОC! ь С 10Я Сцсп.1Л!а С 110верхност|ю неподв,!жного электрода, а верхняя часть слоя пмсст шероховатую иоверх30 ность с классом чистоты 2 — 4. Таким образом, 293280
30
45 на верхней поверхности слоя образуются впадины и выступы 9, высота неровностей распределена статически. Предварительная электростатическая поляризация слоя, сцепленного с поверхностью неподвижного электрода, создает разность потенциалов остаточной поляризации между основным неподвижным электродом и верхней поверхностью слоя. Например, для титаната бария эта разность потенциалов приблизительно равна 5000—
10000 в/c,ll на единицу толщины слоя, в то время как для типичных электретных материалов — 900 в/сли Следовательно, даже тонкие слои поляризованного пьезоэлектрика дают высокое поляризующее напряжение, которое не зависит от времени и атмосферных условий. Поскольку чувствительность преобразователя пропорциональна поляризующему напряжению, то такая конструкция преобразоEBTcJIsI обеспечивает повышенную чувствительность и стабильносгь характеристик.
В том случае, если в качестве мембраны применяется метзллпзировапная полимерная пленка, последняя располо>кена металлнзнрованным слоем (подвижный электрод 10) !, профилированной поверхности слоя таким образом, что касается выступов. Лналогично распо чожение и металлической фольги-диафрагмы. Размеры воздушных полостей 11 между диафрагмой и поверхностью слоя определяют акустический импеданс, а следовательно, верхнюю граничную частоту и чувствительность преобразователя. В данной конструкции можно менять акустический импеданс, изменяя масштаб шероховатости.
В предлагаемой конструкции материал, натяжение и размеры мембраны не влияют на величину внутренней поляризации, поэтому мембрана может быть достаточно тонкой с малой поверхностной плотностью, что увеличивает верхнюю граничную частоту преобразователя. Если подв||жная мембрана выполнена из полимерной металлизированпой полимера 12 cdlg ll В силу высокой диэлектрической проницаемости пьезоэлектрического слоя ститическая емкость преобразователя зависит, в основном, только от масштаба шероховатости на поверхности этого слоя и практически не зависит от толщины слоя. Если толщина слоя не более, чем в сто раз превышает масштаб шероховатости, то обеспечивается высокая собственная емкость преобразователя, а значительная толщина слоя 4 (0,5 — 2 л|л) дает большое внутреннее поляризующее напряжение (250 — 1000 в). Преобразователь работает следующим образом. При воздействии давления па мембрану последняя прогибается в воздушной полости пьезоэлектрического слоя, при этом изменяется расстояние между подвижным электродом |.: поверхностями воздушной полости, что приводит к изменению емкости между подвижным н неподвилсны м элсKTpoдя 1(и. Далее преобразование в электрический сигнал происходит известным способом, за исключением заппгки преобразователя постоянным поляризующпм напря>кением. Предмет изобретения Емкостный преобразователь с внутренней поляризацией, состоящий из корпуса, неподвижного и подвижного электрода и прижимного кольца, отлича|ошийся тем, что, с целью повышения чувствительности преобразователя, увеличения его статической емкости, расширения частотного диапазона и улучшения с|абильности характеристик, между подвижньв! и неподвижным электродами помещен заполярпзованный слой пьезоэлектрика, сцепленный с поверхностью неподвижного электрода, а подвижный электрод, касающийся слоя пьезоэлектрпка, выполнен в виде металлизированного слоя на полимерной пленке. 11 Составитель А, Мерман Редактор Т. И. Морозова Техред Т. П. Курилко Корректоры: Л. Корогод и Е. Ласточкина Тип огр афия, пр. С а пу нов а, 2 Издат. ¹ 210 Заказ 433/6 Тирани 473 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 415
