Устройство для формирования звукового сигнала
Владельцы патента RU 2661549:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А."(СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)
Изобретение относится к акустике, в частности к устройствам для формирования звукового сигнала, подлежащего последующему усилению и записи. Устройство для формирования звукового сигнала содержит корпус капсюля, крышку капсюля, плоскую мембрану, электромагнит, имеющий полюса электромагнита и обмотку электромагнита, при этом полимерная электретная мембрана расположена над электромагнитом. При этом полимерная мембрана выполнена с модулем упругости, меньшим на два порядка величины модуля упругости стальной мембраны. Технический результат заключается в улучшении качества записанного звука. 1 ил.
Данное изобретение относится к устройствам для формирования звукового сигнала, подлежащего последующему усилению и записи.
В качестве первого аналога выбран традиционный угольный микрофон [Акустика: Справочник / А.П. Ефимов, А.В. Никонов, М.А. Сапожков, В.И. Шоров; Под ред. М.А. Сапожкова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 366 с.: ил. (С. 94)]. Недостатком данного микрофона является использования сравнительно высокого напряжения порядка десятков вольт.
В качестве второго аналога выбран телефонный капсюль с парамагнитной мембраной [Сапожков М.А. - Электроакустика. Учебник для вузов. М.: «Связь», 1978. - 272 с.: ил. (С. 102)]. К достоинствам этого аналога можно отнести на порядок более низкие напряжения, необходимые для формирования звукового сигнала. Недостатком является высокий модуль упругости парамагнитной мембраны и, как следствие, присущие ей высокочастотные металлические обертоны.
Прототипом данного устройства служит капсюль электретного конденсаторного микрофона [Справочник по электротехническим материалам / Под редакцией Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. - Т. 3. - Ленинград: Энергия, 1976 - 895 с. (С. 740)], представляющий собой конденсатор с емкостью, меняющейся под действием звукового давления. Одна из обкладок такого конденсатора - неподвижный, довольно массивный электрод 1. Вторая обкладка - подвижная, легкая мембрана 8, расположенная на малом расстоянии от неподвижного электрода, принимающая звуковые колебания, изготовлена из электрета. Между электродами подается постоянное напряжение, часто называемое напряжением смещения. Работа прототипа обусловлена изменением емкости конденсатора под действием звуковых колебаний подвижной обкладки конденсатора.
Недостатком данного прототипа является сложность конструкции.
Техническая проблема заключается в упрощении конструкции микрофона и снижении затрат как на изготовление электрета, так и на изготовление самого микрофона.
Технический результат заключается в улучшении качества записанного звука.
Принципиальным отличием нового устройства от прототипа является то, что в прототипе звуковым сигналом является разность потенциалов между обкладками конденсатора, обусловленная изменением емкости конденсатора вследствие звуковых колебаний электретной мембраны, а в заявляемом устройстве электрические заряды электретной мембраны взаимодействуют с внешним магнитным полем и совершают механические колебания со звуковой частотой, что вызывает появление в цепи обмотки электромагнита электродвижущей силы, соответствующей частоте звуковых колебаний.
Сущность изобретения состоит в замене стандартной парамагнитной мембраны, на аналогичную по размером мембрану, выполненную из полимерного электрета, а также во введении в конструкцию электромагнита, обеспечивающего возникновение электродвижущей силы под действием механических колебаний электрических зарядов мембраны во внешнем магнитном поле электромагнита.
Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1.
На фиг. 1 изображена схема устройства для формирования звукового сигнала, подлежащего дальнейшему усилению и записи: 1 - полюса электромагнита, которые обладают постоянной намагниченностью и образуют постоянный магнит; 2 - обмотка электромагнита; 3 - электретная мембрана; 4 - крышка капсюля; 5 - корпус капсюля
Данное устройство содержит полюса электромагнита 1, обмотку электромагнита 2. Полимерная электретная мембрана 3 расположена над электромагнитом 2. Данная конструкция размещена в корпусе капсюля 5 и закрыта крышкой капсюля 4.
Устройство работает следующим образом: снимают крышку капсюля 4, извлекают стальную мембрану, заменяют ее мембраной 3 из полимерного электрета и закрывают капсюль крышкой 4. Под действием акустических колебаний заряды электретной мембраны совершают механические колебания со звуковой частотой, что вызывает появление в цепи обмотки электромагнита 2 электродвижущей силы, соответствующей частоте звуковых колебаний. Электрические заряды диамагнитной электретной мембраны 3 взаимодействуют с внешним магнитным полем. Этот сигнал звуковой частоты поступает на усиление и запись.
В качестве примера конкретного исполнения служит телефонный капсюль марки ТК-67-Н с установленной заявителем полимерной электретной мембраной, имеющей диаметр 35 мм и толщину 1 мм. При этом были улучшены следующие показатели: модуль упругости полимерной мембраны на один-два порядка величины меньше модуля упругости стальной мембраны. Следовательно, собственные частоты электретной мембраны значительно меньше собственных частот стальной мембраны, поэтому через электретную мембрану не записываются высокочастотные металлические обертоны, что привело к повышению качества звука, записанного через данное устройство, по сравнению со звуком, записанным через обычный динамический или угольный микрофон.
Устройство для формирования звукового сигнала, содержащее корпус капсюля, крышку капсюля, плоскую мембрану, электромагнит, имеющий полюса электромагнита и обмотку электромагнита, при этом полимерная электретная мембрана расположена над электромагнитом, отличающееся тем, что полимерная мембрана выполнена с модулем упругости, меньшим на два порядка величины модуля упругости стальной мембраны.
