Pyezokeramik tovush chiqargichlar (qo'ng'iroqlar, annunciatorlar)

Pyezokeramik tovush chiqargichlar (qo'ng'iroqlar, annunciatorlar)
Ushbu maqolada pyezokeramik elektroakustik transduserlar texnologiyasining xususiyatlari haqida tushuncha berilgan, ketma-ket ishlab chiqarilgan va ishlab chiqilgan tovush chiqargichlar - qo'ng'iroqlar, annunciatorlar, sirenalarga misollar keltirilgan, pyezokeramik tovush chiqaradigan elektron sxemalarning xususiyatlari ko'rib chiqiladi. Ko'pincha, maqolaning materiali muallifning piezokeramikdan foydalangan holda qurilmalarni ishlab chiqishdagi shaxsiy tajribasiga asoslanadi va asosan tovush manbalari bilan shug'ullanadigan yoki qo'shni hududga "burchakdan chiqib ketishni" xohlaydigan radioelektronika muhandislariga qaratilgan. texnologiyadan.
Pyezokeramika yordamida ovozni qanday olish mumkin
Umuman olganda, piezokeramikalar tebranishlarini havo muhitiga etkazish uchun noshukur moddadir. Buni misol bilan tushuntirib beraylik. Pyezokeramik namunada turgan to'lqin hayajonlansin. Bu tovush bosimining ma'lum bir qiymati va tebranish paytida zarrachalarning siljish amplitudasi bilan tavsiflanadi. Keling, savol beraylik. Keramika va havodagi zarrachalarning tebranish amplitudalari u erda va u erda teng tovush bosimida qanday farqlanadi? Javob: 75 ming marta. Sababi, havo zichligi va havodagi tovush tezligining mahsuloti keramika uchun ekvivalent mahsulotdan 75 000 marta kam. Quvvat jihatidan radiatsiya ulushi bundan ham kamroq - yetmish besh mingdan bir kvadrat! Yana bir narsa - tovushni suvga o'tkazish. Uning zichligi ming marta, tovush tezligi havonikidan besh barobar ko'p.
Bunday pessimistik asosga qaramay, piezokeramikani sezilarli darajada baland ovozda ishlash uchun ishlatish mumkin. Pyezokeramik transduserlarning alohida namunalari 1 m dan 130 dB gacha bo'lgan masofada tovush bosimini rivojlantirishi mumkin. Bu raqamni qanday his qilish kerak? Bu og'riq chegarasi. 130 dB ga mos keladigan tovush bosimining mutlaq qiymati 60 N / m ² yoki 6 kg / m ² ni tashkil qiladi. Bunday tovush quloq pardasini taxminan 0,2 g kuch bilan bosadi.
Bimetalik plastinka nima ekanligini kim bilmaydi? Chiziqli kengayishning turli koeffitsientlariga ega bo'lgan ikkita sinterlangan metall plitalar, qizdirilganda, termal cho'zilishdan ko'p marta kattaroq miqdorda egiladi. Va agar plastinalardan biri cho'zilgan bo'lsa, ikkinchisi esa qisqartirilgan bo'lsa?.. Pyezokeramika yordamida elektroakustik o'zgartirgichning zarur elementi ikkita nozik piezoelementning bimorf tuzilishi bo'lib, ulardan biri kuchlanish berilganda cho'ziladi, ikkinchisi esa siqiladi. . Ko'pincha, uchinchi element piezoelektrik elementlar o'rtasida yopishtiriladi - metall membran. Metall strukturaga kuch beradi. Hatto tez-tez, bitta piezoelektrik elementni ishlatish kifoya qiladi va membrananing o'zi bimorfning ikkinchi elementi bo'lib xizmat qiladi (1-rasmga qarang). Bunday dizaynlar Bimorph piezoelektrik elementlar yoki piezobloklar deb ataladi.

Ularning odatiy o'lchamlari diametri 10 - 60 mm va qalinligi 0,2 - 1,5 mm. Bunday holda, piezoelektrik elementning diametri odatda membrananing diametridan 1,5-2 baravar kichik bo'ladi. Pyezoelektrik elementga kuchlanish qo'llanilganda, uning diametri polaritega qarab oshadi yoki kamayadi. Diametrni o'zgartirish tartibi har 10V kuchlanish uchun 0,05 mkm. Biroq, egilish tufayli membrananing qirralari 20 mkm ga ko'tariladi yoki tushadi. Shunday qilib, piezoelektrik elementning kichik kengayishi membrananing chetida 400 marta kattaroq egilish joyiga aylantirildi. Endi yuqorida aytib o'tilgan 75000 raqami 187 ga aylandi! Ammo davom etaylik. Endi rezonans hodisasidan foydalanishimiz kerak. Haqiqatan ham, rezonansda amplituda sifat omiliga teng bo'lgan omil bilan ortadi. Pyezoblokning sifat koeffitsientining odatiy qiymati 50 - 70 birlikni tashkil qiladi va endi mashhur 75 000 oddiy uchtaga aylanadi. Muammo hal qilinganga o'xshaydi, lekin u erda emas edi! Katta amplitudaga qaramay, piezoblok ovoz chiqarmaydi. U tovush chiqarmaydi. Kichkina piezo bloki umuman eshitilmaydi. Kattaroq piezo bloki eshitiladi, lekin zaif. Sababi nima? Keling, dumaloq bimorf elementning tebranishlarining ikki fazasini sxematik tarzda ko'rsatadigan 2-rasmga murojaat qilaylik. nuqta va nol amplitudali doira belgilangan - tugun doirasi.

Elementning chetida va markazida amplituda maksimal, ammo tebranish harakati antifazada sodir bo'ladi. Har bir tebranish fazasi uchun uch juft havo kamayishi-siqilish joylari hosil bo'ladi. Pyezoblokning o'lchami tovush to'lqin uzunligidan kichikroq bo'lganligi sababli (2 - 3 kHz chastotada to'lqin uzunligi 110 - 170 mm), kamdan-kam uchraydigan va siqilish joylari to'lqinni boshqara olmaydi, lekin yarim davr ichida ular juftlikda "yiqilish" uchun vaqt bor va bosim har doim tenglashtiriladi. Bosimlarni tenglashtirish yo'llari ikki tomonlama o'qlar bilan ko'rsatilgan. Ushbu hodisa akustik qisqa tutashuv deb ataladi.
Bizning qurilmamiz ovoz berishi uchun akustik qisqa tutashuvni yo'q qilish kerak. Bu vazifa hech qanday qiyin emas va amalda o'zini muvaffaqiyatli isbotlagan ko'plab usullar ixtiro qilingan. Qurilmaning dizayni va tashqi konturlari qaysi usuldan foydalanilganiga bog'liq. Keyinchalik, aniq misollar yordamida akustik qisqa tutashuvlarni yo'q qilish usullari bilan tanishamiz.