Перерахуйте і опишіть види перетворювачів пружних коливань і хвиль

Существует много различных преобразователей упругих колебаний и волн, наиболее распросраннеными из которых есть ЭАП. Их делят на обратимые и необратимые. Типичный пример вентильного *необратимого: угольный микрофон. Обратимые: электромеханические, пьезоэлектрические, электростатические, электродинамические преобразователи.

К основным характеристикам относят:

1. Диапазон рабочих частот;

2. Динамический диапазон;

3. Номинальная мощность;

4. Чувствительность;

5. Нелинейные искажения;

6. Диаграмма направленности излучения;

7. Электроакустический КПД;

8. Электрические параметры;

9. Габариты и эксплуатационные особенности.

В большинстве случаев преобладает преобразование в механическую энергию.

Принцип действия электродинамических излучателей основан на взаимодействии переменного электрического тока с магнитным полем.

Электродинамические приемники основаны на электромагнитной индукции. При этом в катушке, связанной с колеблющейся под действием звука диафрагмой, вследствие эффекта электромагнитной индукции находится ЭДС.

Действие электростатических преобразователей основано на изменении заряда или напряжения при относительном перемещении обкладок конденсатора в режиме приема или изменения силы притяжения обкладок в режиме излучения. Для измерения изменений емкости электрического сигнала неподвижному электроду электростатического проводника обычно подводится постоянное напряжение от 100 до 200 В и переменное электрическое напряжение, пропорциональное смещению подвижного электрода, снимается с включенного последовательного с конденсатором нагрузочного сопротивления.

Пьезоэлектрические преобразователи основаны на прямом и обратном пьезоэлектрическом эффекте.

Действие электромагнитных преобразователей основано на взаимодействии магнитного поля катушки, по обмоткам которых протекает ток возбуждения (в режиме излучателя) с ферромагнитным сердечником.

Магнитострикционные преобразователи – происходит деформирование тел при изменении их магнитного состояния, действуют на эффекте магнитострикции.

В приемнике энергия упругих колебаний действующей на сердечник внешней переменной силой преобразуется в энергию магнитной силы, наводящую ЭДС в обмотке. Материалом для таких преобразователей в УЗ-технике обычно служит пермендюр (магнитно-мягкий сплав), никель-кобальтовые и железоникелевые сплавы, а также керамические вещества на основе феррита никеля.

Для возбуждения упругих колебаний и волн используются и другие типы преобразователей: термические и оптические приемники, лазерный метод возбуждения и механические (газоструйные и газодинамические излучатели).

Электродинамический микрофон катушечного типа был изобретен в 1931 Венте и Терассом. Принцип действия микрофона основан на использовании явления электромагнитной индукции (возбуждение ЭДС при движении проводника в постоянном магнитном поле). Электродинамические микрофоны, при использовании специальных материалов, имеют неравномерность в 4 дБ. Характеризуются низким уровнем шума и незначительным нелинейным искажением.

Электродинамический микрофон ленточного типа был изобретен немецкими учеными Герлахом и Шотки в 1924 году. Роль диафрагмы выполняет проводник в виде тонкой гофрированной ленточки из очень тонкой алюминиевой фольги (порядка 2 мкм). Эта фольга колеблется в постоянном магнитном поле. В зависимости от стороны воздействия звука, получаем приемник давления или приемник градиента давлениея.

Пьезоэлектрической микрофон сконструирован в 1925 году советскими учеными Ржевкиным и Яковлевым. Основные преимущества – эти микрофоны прочнее конденсаторных, имеют малый вес и обладают более равномерную ЧХ, чем конденсаторные микрофоны; имеют самую низкую стоимость. Основан на явлении пьезоэффекта.

Электромагнитный микрофон. Данный микрофон используют как ненаправленный (конструкция приемника давления), так и как направленный (градиент давления). Используют для передачи речи, расстояние до говорящего 2 – 2,5 см.

Равномерность соблюдается до частоты 1000 Гц. Неравномерность ЧХ составляет 4 дБ/октава, уровень чувствительности 45 дБ, частотный диапазон 250 – 5 000 Гц. Данные микрофоны применяют в радиолюбительских устройствах и слуховых аппаратах.

Порошковый угольный микрофон впервые был сконструирован русскими изобретателями Махальским в 1878 и независимо от него Голубицким в 1883 году. Принцип действия основан на свойствах угольного порошка изменять свое сопротивление в зависимости от силы сжатия зерен, составляющих порошок. Диапазон частот 300 – 400 Гц. В ходе улучшений и доработки был создан микрофон капсульного типа, который используют в телефонии.