Расчетные графики и таблицы по электроакустике - Иофе В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Восстанавливая ординату из точки оси абсцисс, соответствующей 5 см1, до пересечения с наклонной прямой, имеющей отметку 2 мм (0,2 см) слева (параллельное соединение), отсчитываем на оси ординат чувствительность приблизительно 500 мкв (0,5 мв) на бар.
Но так как биморфный элемент не квадратный, то полученную величину следует умножить на коэффициент а2, который по графику 3-29 для отношения сторон 1:5 составит 0,68. Таким образом, чувствительность нашего микрофона составит 0,5 X 0,68 = 0,34 мв/бар, что приблизительно и является искомой величиной.
График 11-24
1flCM
Зависимость чувствительности холостого хода — [мкв/бар] пьезомикро-
P
фона с диафрагмой и квадратным биморфным элементом сегнетовой соли, закрепленным в трех углах, отнесенной к единице площади диафрагмы S1 от толщины элемента d [см] при 20° С.
График вычислен, полагая отношение AlL пьезоэлектрического моду-
є
ля d14 к диэлектрической постоянной є равным 5,5•1O-8 единиц CGS в диапазоне температур 12—20° С, и действителен в диапазоне частот ниже собст венной частоты пьезоэлемента.
Верхняя кривая графика изображает зависимость для последовательного соединения пластин в пьезоэлементе, нижняя — для параллельного.
Если пьезоэлемент не квадратный, то чувствительность микрофона может быть получена путем деления величины чувствительности, найденной из настоящего графика, на коэффициент а2 (см. график 3-29), определяемые по отношению сторон пьезоэлемента.
Зависимость, по которой построены кривые графика, определяется формулой, которая может быть выведена из формул, данных Л. Я. Гутиным:
для последовательного соединения
--—= — [мкв/бар-см*],
Sp d
* л. я
Г у т и н, ИЭСТ, 1941, № 1, стр. 46; № 2, стр. 50.
410
для параллельного соединения
— . — = — [мкв/бар-см2]. S р d
Пример. Найти чувствительность холостого хода пьезомикрофона с диафрагмой и параллельным соединением пластин в элементе, если полная толщина пьезоэлемента 1 мм, а площадь диафрагмы 5 см2.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей 0,1 см [1 мм], до пересечения с нижней наклонной прямой, отсчитываем на оси ординат чувствительность 1000 мкв/бар (1 мв/бар), отнесенную к 1 см2.
Полная чувствительность микрофона будет, следовательно, 1X5 = = 5 мв/бар, что приблизительно и является искомой величиной.
Если бы пьезоэлемент был не квадратен, а имел отношение сторон, скажем, 1:2, то полученную чувствительность надо было бы разделить на
коэффициент а2 (см. график 3-29), равный для этого отношения 0,76.
5
Таким образом, чувствительность микрофона была бы —- =6,67 мв/бар,
0,76
что приблизительно и является искомой величиной.
411
График 11-25
Зависимость емкости конденсаторного микрофона С [мкмкф] от дис метра его неподвижного электрода D [см].
Параметром семейства кривых является расстояние между мембрано и неподвижным электродом d [мм].
Зависимость приближенно определяется формулой:
D2
С [мкмкф] = 0,07 — .
d
Пример. Определить емкость конденсаторного микрофона, имеющего диаметр неподвижного электрода 4 см и расстояние между ним и мембраной 9,02 мм.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей 4 см, до пересечения с наклонной прямой* имеющей отметку 0,02 мм, отсчитываем на оси ординат емкость около 550 мкмкф, что приблизительно и является искомой величиной.
412
AfH MНф _
График 11-26
lap в
4000 5000 SOQO
Зависимость меры чувствительности Q
[мв см 1 бар в J
холостого хода
конденсаторного микрофона с натянутой мембраной на частотах ниже резонансной от резонансной частоты мембраны f0 1гц].
Параметром семейства кривых является поверхностная плоскость материала мембраны t0 [г/см2], т. е. масса 1 см2 материала мембраны.
Для получения полной чувствительности микрофона — [мв/бар ] необ-
P
ходимо полученную из графика величину умножить на напряженность
?
поля поляризации — [в/см], т. е. на отношение э. д. с. поляризующей басі
тареи E [в] к ширине зазора между мембраной и неподвижным электродом d [см].
Предполагается, что упругостью слоя воздуха между мембраной и неподвижным электродом можно пренебречь по сравнению с упругостью мембраны.
413
Зависимость определяется формулой:
-I = ^-Q = 18,2- 4- • -Лг [мв/бар]. P d d I0Jo
Формула дает несколько преуменьшенные значения из-за неучета прогиба мембраны при включении поляризации.
Пример. Найти чувствительность конденсаторного микрофона, у которого э. д. с. батареи поляризации равна 200 в, зазор между мембраной, выполненной из дюралюминия толщиной 0,075 мм, и неподвижным электродом равен 0,1 мм = Ю-2 см, а резонансная частота 4000 гц.
200
Сила поля поляризации будет _2 =2-104 в/см. Поверхностная плотность материала мембраны будет 2,7 X 0,0075 см = 0,02 г/см2.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей 4000 гц, до пересечения с наклонной прямой, имеющей отметку 0,02, отсчитываем на оси ординат меру чувствительности 6•1O-5. Полная чувствительность найдется умножением полученной величины на силу поля поляризации, т. е. 6•1O-5X 2-Ю* = 1,2 мв/бар, что приблизительно н является искомой величиной.
