5.1.2. Акустоэлектрические преобразователи
Акустическая энергия, возникающая при речи, может вызвать механические колебания элементов электронной аппаратуры, что в свою очередь приводит к появлению электромагнитного излучения или к его изменению при определенных обстоятельствах. Наиболее чувствительными к акустическим воздействиям элементами радиоэлектронной аппаратуры являются катушки индуктивности и конденсаторы переменной емкости (рис. 17)
.
Индуктивные преобразователи
Если в поле постоянного магнита поместить катушку индуктивности (рамку) (рис. 18) и вращать ее хотя бы посредством воздушного потока, то на ее выходе появится ЭДС индукции
. Воздушный поток переменной плотности возникает при человеческой речи. Раз так, то можно ожидать, что под воздействием речи ее воздушного потока будет вращаться и катушка (рамка), что вызовет пропорционально изменяющуюся ЭДС индукции на ее концах. Так можно связать акустическое воздействие на проводник в магнитном поле с возникающей ЭДС индукции на его концах. Это типичный пример группы индукционных акустических преобразователей. Представителем этой группы является, например, электродинамический преобразователь (рис. 19)
. Рассмотрим акустическое воздействие на катушку индуктивности с сердечником. Механизм и условия возникновения ЭДС индукции в такой катушке сводятся к следующему.
1. Под акустическим давлением Р появляется вибрация корпуса и обмотки катушки.
2. Вибрация вызывает колебания проводов обмотки в магнитном поле, что и приводит к появлению ЭДС индукции на концах катушки.
Эта ЭДС может быть подсчитана по формуле:
где
-
магнитный поток, замыкающийся через
сердечник,
- магнитный поток, замыкающийся через
обмотки по воздуху,
-
вектор магнитной индукции,
-
магнитная проницаемость сердечника,
-
магнитная постоянная,
угол между вектором
и осью сердечника,
-
угол между вектором
и осью катушки,
-
площадь поперечного сечения сердечника,
- площадь поперечного
сечения катушки.
Индуктивные преобразователи подразделяются на электромагнитные, электродинамические и магнитострикционные.
К электромагнитным преобразователям относятся такие устройства, как громкоговорители, электрические звонки (в том числе и вызывные звонки телефонных аппаратов), электрорадиоизмерительные приборы.
Примером непосредственного использования этого эффекта для цепей акустического преобразования является электродинамический микрофон (рис. 20)
.ЭДС на выходе катушки определяется по формуле:
где L - индуктивность,
k - коэффициент, зависящий от соотношения,
/ - длина намотки катушки,
d - диаметр катушки,
мо - магнитная проницаемость,
S - площадь поперечного сечения катушки,
N - число витков катушки.
Возникновение ЭДС на выходе такого преобразователя принято называть микрофонным эффектом. Можно утверждать, что микрофонный эффект способен проявляться как в электродинамической, так и в электромагнитной, конденсаторной и других конструкциях, широко используемых в микрофонах самого различного назначения и исполнения.