31 Особенности конструкций измерительных преобразователей для различных сред.

Измерительные преобразователи — приемники и излучатели зву­кового давления должны отвечать специальным требованиям: высокой стабильности их характеристик во времени и зависимости от внешних условий — температуры, статического давления, состава окружающей среды, широкому диапазону рабочих ча­стот; монотонности частотной характеристики; отсутствию изрезанности в характеристике направленности. Типы и конструкции преобразователей, применяемые в газах и жидкостях, обычно существенно различаются. Удельное акусти­ческое сопротивление воздуха значительно меньше соответствующего сопротивления любой жидкости. Гидростатическое давление сильно изменяется по мере по­гружения преобразователя в воду, тогда как атмосферное стати­ческое давление незначительно меняется с высотой. Преобразова­тели, работающие в жидкостях, должны быть герметизированы, а их электрические выводы изолированы. Измерительные излучатели, как правило, имеют небольшую мощность (достаточную для ра­боты в лабораторных условиях) и невысокое значение КПД (чтобы обеспечить работу излучателя в линейном режиме).

32 Измерительные излучатели звукового давления в воздухе. Электроакустические излуча­тели электродинамического типа. Излучатели электростатического типа.

О ценка свойств измерительных излучателей производится по частотной характеристике его чувствительности в режиме излу­чения, а также по характеристике направленности.

В качестве измерительных излучателей в воздухе используют электроакустические преобразователи электродинамического типа — диффузорные громкоговорители прямого излучения.

Неравномерность частотных характеристик электрогидроди­намических излучателей значительна. В области высоких частот диффузорные громкоговорители об­ладают заметной направленностью. В некоторых случаях исполь­зуют систему из многих громкоговорителей, размещаемых под углами друг к другу.

В широком диапазоне ча­стот такие преобразователи трудно рассматривать как измеритель­ные. Если же использовать при излучении достаточно узкие частотные диапазоны и принять меры по устранению гармоник, обусловленных нелинейностью, то можно обеспечить хорошие результаты.В диффузорном громкоговорителе диффузор (рассеиватель), входящий в его механическую подвижную систему, выполняет функции преобразования механических колебаний в акустические и излучения звука.

Процесс излучения звуковых волн: при своих колебаниях диафрагма приводит в движение частицы прилегающего к ней воздуха, создавая попеременно его сжатие и разрежение. Колебания этих частиц передаются соседним слоям воздуха и т. д., создаются волны сжатия и разрежения, которые движутся со скоростью звука вдаль.

Рисунок 4.2 Устройство диффузорного электродинамического громкоговорителя: 1 - звуковая катушка; 2 - диффузор; 3 - подвес диффузора; 4 - корпус; 5 - шайба; 6, 8 - фланцы; 7 -магнит; 9 - керн; 10 - кольцевой зазор; 11 - отверстия для выхода тыльного излучения.

Так, на частотах от 10 Гц до 6 кГц с помощью громкоговорителей возбуждают колебания в тру­бах-резонаторах, в которых осуществляют абсолютную градуиров­ку образцовых микрофонов или измеряют степень поглощения зву­ка и удельное акустическое сопротивление небольших образцов материалов (трубка Кундта). Для этих целей используются громко­говорители мощностью до 2 вт. Такие громкоговорители должны обладать достаточной эффективностью излучения в рабочем диапа­зоне частот, так как характер звукового поля в основном опреде­ляется конструкцией труб-резонаторов.

Громкоговорители применяют также для возбуждения колеба­ний в установках с бесконечной трубой. К. громкоговорителю в этом случае предъявляют повышенные требования, как в отно­шении его эффективности, так и уровня нелинейных искажений: обеспечение плоского фронта волны уже на расстоянии 1 м.

В больших заглушенных камерах используют измерительные громкоговорители в диапазоне частот от 40 Гц до 20 кГц.

Измерительные громкоговорители применяют и в малых заглу­шенных камерах.

Электростатические громкоговорители.

Для измерений в диапазоне частот от 7 до 20 кГц используют электростатические громкоговорители. В них на массивный элект­род натянута пленка толщиной порядка 6—20 мкм из легкого и эластичного диэлектрика с малым температурным коэффициентом расширения (винилхлорид, полиэтилен, тефлон и др.). На пленку нанесен тонкий слой металла — второй электрод. Малая масса и гибкость пленки обеспечивают высокую резонансную частоту под­вижной системы. К электродам прикладывают поляризующее и переменное напряжение. Вследствие действия пондермоторных сил мембрана колеблется пропорционально возбуждению. При работе излучателя на мембрану действует равномерно распределенная сила, поэтому все элементы ее поверхности колеблются синфазно. Частотная характеристика электростатического громкоговорителя имеет меньшую неравномерность, чем электродинамического в том же диапазоне частот. Малая масса мембраны способствует мень­шим искажениям из-за переходных процессов.

Установки для градуировки микрофонов на высоких уровнях основаны на резонансном методе в трубе переменного сечения (труба Оберста). В качестве возбудителя в этой установке при­менен мощный громкоговоритель. В отечественных установках используют головки от рупорного громкоговорителя типа 100ГРД. Так как громкоговоритель действует в форсированном режиме из­лучения, в конструкции предусматривают его охлаждение. Этот метод дает возможность получить звуковые давления до 2∙10⁴ Н/м² в диапазоне частот от 100 до 7000 Гц при коэффициенте нелинейных искажений ~5% на конце узкой трубки с плоским окончанием.