Преобразователи акустических сигналов в другие формы волновых процессов. Классификация преобразователей.

Преобразователи акустических сигналов
в другие формы волновых процессов.
Классификация преобразователей.
Контролируемые параметры
преобразованных акустических сигналов
Рассматриваемые вопросы:






Первичные и вторичные преобразователи акустических
колебаний.
Акустовибрационные преобразователи, их контролируемые
параметры.
Акустоэлектрические преобразователи.
Коэффициент преобразования и контролируемые
параметры преобразованных сигналов.
Параметрические преобразователи и контролируемые
параметры параметрически преобразованных акустических
сигналов.
Классификация преобразователей.
Акустические преобразователи
Акустические преобразователи можно
разделить на два класса:
Акустоэлектрические
 Акустовибрационные

Акустоэлектрические преобразователи
(АЭП)


Акустоэлектрические преобразователи возникают
при воздействии речевого сигнала на различные
низкочастотные преобразователи
(громкоговорители, телефоны, НЧ трансформаторы
и дроссели, электромагнитные звонки,
электроизмерительные приборы, датчики охранной
и пожарной сигнализации и т.п.).
Образовавшиеся за счёт микрофонного эффекта
электрические колебания, промодулированные
акустическим сигналом, распространяются по
проводам (наведённый сигнал) за пределы
помещения.
В общем АЭП можно подразделить
на три группы:



Специально предназначенные для преобразования речевого
сигнала в электрический и применяющийся в устройствах обмена
речевыми сообщениями между людьми на расстоянии
(микрофоны телефонов проводной, сотовой или транкинговой
связи, ГТС);
Предназначенные для преобразования акустических сигналов в
электрические колебания, но применяющиеся для выполнения
специальных функций, отличных от обмена речевыми
сообщениями (акустические датчики охранной сигнализации)
Не предназначенные для преднамеренного преобразования
речевого сигнала в электрический, но обладающие этими
свойствами побочно (датчики пожарно-охранной сигнализации,
системы звукозаписи, радиофикации, электрочасофикации,
радио- и телеприёмники, микрофоны телефонных аппаратов в
режиме положенной трубки)
Пьезосистемы

Пьезоэлектрический эффект – свойство
некоторых диэлектриков поляризоваться в
результате воздействия электрического поля
или механического воздействия.
Электродинамические
преобразователи
Э.Д.С. в проводнике, пересекающем магнитные силовые линии:
E

B
lV
А усилие, действующее на проводник с
FBli
током:

B
l где B – индукция поля, l – длина проводника.
Тогда K
CB
Электромагнитные
преобразователи

Если мембрана в движении, то наводится
Э.Д.С. С другой стороны, если к катушкам
приложить переменное напряжение,
создающее i, то на мембрану будет
действовать переменное усилие
Преобразователи конденсаторного и
электретного типа



Сюда относят ёмкостные микрофоны, подстрочные
конденсаторы РЭА.
Рассмотрим C с постоянным напряжением U0 на обкладках. Одну
из обкладок подвергнем колебаниям с переменной скоростью V. В
этом случае на зажимах появится переменная Э.Д.С. С другой
стороны, если через C будет протекать переменный ток i,
вызванный переменным напряжением U, приложенным к C, то
между обкладками будет действовать усилие
В РЭА, зачастую, акустоэлектрические преобразования
осуществляются одновременно как электромагнитными, так и
ёмкостными преобразованиями.
ВЧ навязывание телефонных
линий
Эквивалентная схема
Электромеханические аналоги
Электромеханические аналоги позволяют проводить анализ механических
систем на основе хорошо разработанного аппарата в виде
теории электрических четырёхполюсников.
Аналоги соединений

Электрические аналоги
методу электрических аналогий давление p считают аналогом напряжения
U, скорость колебаний V – аналогом плотности тока, а объёмную скорость
колебаний
V
V
S (S – поперечное сечение звукопровода) – аналогом тока.
A 
Для трубки длиной l акустическая масса
m

l
m


A
2
S
S
rM
и акустическое сопротивление
RA  2
.
S
2
c

c

S
. Для объёма V акустическая гибкость
A M
Методом этих аналогий удобно пользоваться при анализе
акустических фильтров. При этом все механические сопротивления
надо заменять на соответствующие акустические, а силы и
скорости – на давления и объёмные скорости по формулам:
2
Z

Z

S
,
V

V

S
, где SM – площадь диафрагмы или мембраны
AM
A
M
Курс лекций является частью учебно-методического комплекса
«Техническая защита информации», авторский коллектив:
Мальцев Ардалион Павлович, профессор каф. ТОР, канд. техн. наук,
доцент
Лучинин Александр Сергеевич, доцент каф. ТОР, канд. техн. наук,
доцент,
Гуляев Владимир Павлович, доцент каф. ТОР, канд. техн. наук, доцент,
Вострецова Елена Владимировна, доцент каф. ТОР, канд.техн.наук.,
доцент
Учебно-методический комплекс подготовлен на кафедре Теоретических
основ радиотехники
Никакая часть данной презентации не может быть воспроизведена в какой
бы то ни было форме без письменного разрешения авторов