ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

       

устройство, преобразующее эл.-магн. энергию в энергию упругих волн в среде и обратно. В зависимости от направления преобразования различают Э. п.: излучатели и приёмники. Э. п. широко используют для излучения и приёма звука в технике связи и звуковоспроизведения, для измерения и приёма упругих колебаний в УЗ технике, гидроакустике и в акустоэлектронике. Наиболее распространённые Э. п. линейны, т. е. удовлетворяют требованию неискажённой передачи сигнала, и обратимы, т. е. могут работать и как излучатель, и как приёмник, и подчиняются взаимности принципу. В большинстве Э. п. имеет место двойное преобразование энергии: электромеханическое, в результате к-рого часть подводимой к преобразователю электрич. энергии переходит в энергию колебаний нек-рой механич. системы, и механоакустическое, при к-ром колебания механич. системы в среде создают звуковое поле.

Существуют Э. п., не имеющие механич. колебат. системы и создающие колебания непосредственно в среде, напр. электроискровой излучатель, возбуждающий интенсивные звук. колебания в результате искрового разряда в жидкости, излучатель, действие к-рого основано на электрострикции жидкостей. Эти излучатели необратимы и применяются редко. К особому классу Э. п. относятся приёмники звука (также необратимые), основанные на изменении электрич. сопротивления чувствит. элемента под влиянием звук. давления, напр. угольный микрофон или ПП приёмники, в к-рых используется тензорезистивный эффект. Когда Э. п. служит излучателем, на его входе задаются электрич. напряжение U и ток i, определяющие его колебат, скорость v и звук. давление р в создаваемом им поле; на входе Э. п.— приёмника действует давление р или колебат. скорость v, обусловливающие напряжение V и ток I на его выходе (на электрич. стороне). Теоретич. расчёт Э. п. устанавливает связь между его входными и выходными параметрами.

Колебат. механич. системами Э. п. могут быть стержни, пластинки, оболочки разл. формы (полые цилиндры, сферы, совершающие разл. вида колебания), механич. системы более сложной конфигурации. Колебат. скорости и деформации, возникающие в системе под воздействием сил, распределённых по её объёму, могут, в свою очередь, иметь достаточно сложное распределение. В ряде случаев, однако, в механич. системе можно указать элементы, колебания к-рых с достаточным приближением характеризуются только кинетич. и потенц. энергиями и энергией механич. потерь. Эти элементы имеют характер соответственно массы М, упругости 1/С и активного механич. сопротивления r (т. н. системы с сосредоточенными параметрами). Часто реальную систему удаётся искусственно свести к эквивалентной ей (в смысле баланса энергий) системе с сосредоточенными параметрами, определив т. н. эквивалентные массу Мэкв, упругость 1/Cэкв и сопротивление трению rм. Расчёт механич. систем с сосредоточенными параметрами может быть произведён методом электромеханич. аналогий (см. ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ АНАЛОГИИ). В большинстве случаев при электромеханич. преобразовании преобладает преобразование в механич. энергию энергии либо электрического, либо магн. полей (и обратно), соответственно чему обратимые Э. п. могут быть разбиты на след. группы: электродинамич. преобразователи, действие к-рых основано на электродинамич. эффекте (излучатели) и эл.-магн. индукции (приёмники), напр. громкоговоритель, микрофон; электростатические, действие к-рых основано на изменении силы притяжения обкладок конденсатора при изменении напряжения на нём и на изменении заряда или напряжения при относит. перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны); пьезоэлектрические преобразователи, основанные на прямом и обратном пьезоэффекте (см. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО); эл.-магн. преобразователи, основанные на колебаниях ферромагнитного сердечника в перем. магн. поле и изменении магнитного потока при движении сердечника; магнитострикционные преобразователи, использующие прямой и обратный эффект магнитострикции.

Св-ва Э. п.— приёмника характеризуются его чувствительностью в режиме холостого хода gxx=V/p и внутр. сопротивлением Zэл. По виду частотной зависимости V/p различают широкополосные и резонансные приёмники. Работу Э. п.— излучателя характеризуют: чувствительность, равная отношению р на определ. расстоянии от него на оси хар-ки направленности к U или i; внутр. сопротивление, представляющее собой нагрузку для источника электрич. энергии; акустоэлектрич. кпд hа/эл=Wак/Wэл, где Wак — активная излучаемая акустическая мощность, Wэл — активная электрич. потребляемая мощность, Wак=Zнv20 (v0 — колебат. скорость точки центра приведения на излучающей поверхности, Zн — механич. сопротивление акустич. нагрузки, равное сопротивлению излучения Zs, при контакте Э. п. со сплошной средой). Перечисленные параметры зависят от частоты. Величины р и hа/эл достигают макс. значения на частотах механич. резонанса, вследствие чего мощные излучатели делают, как правило, резонансными. Конструкции Э. п. существенно зависят от их назначения и применения и поэтому весьма разнообразны.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.