yavor2 (553175), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Звуковая катушка располагается в зазоре сильного постоянного магнита или электромагнита. Электрические колебания звуковой частоты от усилителя поступают в звуковую катушку; так как на проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, то звуковая катушка вместе с диффузором совершают вынужденные колебания. Колебания днффузора передаются воздуху, в котором благодаря этому возбуждается звуковая волна.
Чтобы усилить излучение, динамик монтируется на доску; роль такой доски выполняет корпус радиоприемника или телевизора. Для того чтобы динамик не искажал звуки, он должен одинаково хорошо воспроизводить колебания с частотами от нескольких сот до нескольких тысяч герц. Подвижная система динамика имеет свою собственную частоту, и если частота воспроизводимого звука совпадет с ней, то возникнут нежелательные резонансные явления. В связи с этим делают собственную частоту подвижной части динамика возможно ниже (менее ста герц) и кроме того уменьшают ее добротность. Это позволяет, с одной стороны, выйти на почти горизонтальную область резонансной кривой и с другой стороны— уменьшить время установления колебаний (Я 53.6 и 53.7).
3. Если излучатель звука работает на одной частоте, то здесь, наоборот, стремятся по возможности сблизить собственную частоту излучателя с частотой волны, которую нужно излучить. В этом случае благодаря резонансу существенно возрастает мощность излучения и к.п.д.
излучателя. На резонансных частотах работают ультразвуковые преобразователи — устройства, преобразующие энергию электромагнитных колебаний ультразвуковой частоты в ультразвуковые волны. В настоящее время наиболее широкое применение нашли влвктрострикционныв и магнитострикционные преобразователи. 8 58.3. Ультразвуковые преобразователи 1.
В некоторых кристаллах (например, в кварце) наблюдается электрострикционный эффект. Он заключается в том, что если создать электрическое поле, направленное вдоль оси х (рис. 58.3), то кристалл в этом направлении сожмется либо растянет- ! / ся, а вдоль оси д, наоборот, растянется или ! у сожмется. Вдоль оси г размеры кристалла не меняются. — — — — в На рис. 58.4 изображена схема ультразвукового преобразователя. Здесь излу- ! чающим элементом является кварцевая !(х пластинка 1, вырезанная, как показано ! ! ! на рис.
58.3, перпендикулярно кристаллографической оси (см. Э 32.1) — так называемый х-срез; стальные пластины 2 и ! 3 служат обкладками; к ним подводится переменное напряжение от генератора ! ! ультразвука с помощью кабеля 4. Над пластинкой 2 находится воздух, от которого Рис.
ьз.з. ультразвуковая волна практически полностью отражается (э 56.6). Все излучение направлено в воду. Для получения большой мощности и направленного характера излучения следует диаметр излучателя делать по возможности большим. В этом случае используется не монокрнсталл, а мозаика иэ ряда пластинок, имеющих строго одинаковую толщину и одинаковый тип среза. 2.
Пластинки работают на резонансной частоте, что позволяет получить максимальную амплитуду колебаний. Частота пластинки .у определяется ее толщиной и скоростью распространения звука в ::: =:= ней (8 57.3). В самом деле, на :' толщине пластины уложится целое — -- число полуволн, поэтому ее собст- венные частоты могут быть вы— — — — — — числены по формуле (57.8). ЮаЛт Кроме кварца часто применя- ются электрострикционные преобРис 58 4 разователи из полнкристалличес- кой керамики тнтапата бария (ВаТ!О,). Для этой цели выращивают миниатюрные кристаллы, размерами около миллиметра; их смешивают с небольшим количеством цементирующего вещества (соли бария) и путем нагрева смеси до 1300 — 1400' С спекают. Зто позволяет получить образцы произвольных размеров и формы.
Керамику поляризуют в электрическом поле напряженностью около 10' В!м; после снятия поляризующего поля в сегнетоэлектриках (к которым относится титанат бария) сохраняется остаточная поляризация — аналогично остаточной намагниченности ферромагнетиков. Оказывается, что если наложить на предварительно поляризованный л поликристаллическнй образец переменное электрическое поле в направлении поляризующего поля, то в этом же направлении возникнут продольные колебания, аналогичные колеба- ниям х-среза кварца. Рис. 58 5. 3. Широко применяются на прак- тике магнитострикционные преобразователи (8 42.8) из никеля или пермендюра (сплав 49% Ге, 49% М~ н 2% У); используются также ферриты — марганцевоцинковый (ферроскуб А) и никелевоцннковый (ферроскуб В). Преобразователи набираются из пластин, чтобы уменьшить вихревые токи; по обмотке протекает ток высокой частоты от генератора (рис. 58.5).
Магнитострикционный эффект невелик: в полях с обычно применяемой напряженностью около 5 10' А!м относительное удлинение для пермендюра составляет е =ЛИжб 10 '. При обы ной высоте пакета 1 = б5 мм (частота 25 кГп) удлинение И составит примерно 3 мкм. Поэтому магнитострикторы работают всегда только на ~сбсзвенной частоте: обычно это 25 кГц, реже — 50 кГц и 100 кГц. При более высоких частотах потери на перечагничиванне оказываются настолько большими, что применение магнитострикторов оказывается неэффективным. $ 58,4.
Приемники звука 1. Любой излучатель звука илн ультразв) ка мо.ьет слу;кить и приемником. В самом деле, волна, дойдя до колеблющейся части излучателя, приведет ее в движение, при этом упругие колебания преобраз)чотся в электрические. Широко применяемый на практике электродинамический микрофон состоит из тех же частей, что и динамик, только вместо дпффузора в микрофоне используется легкая мембрана. Волна, дойдя до мембраны, приводит ее в колебание, вместе с мембраной колеблется звуковая катушка, расположенная в зазоре сильного постоянного магнита. В катушке, колеблющейся в магнитном поле, возникает индукционный ток, который поступает в усилитель.
В конденсаторном микрофоне мембрана и корпус образуют конденсатор, электроемкость которого меняется за счет изменения расстояния между ними (Э 37.6). Звуковая волна приводит в колебания мембрану и тем самым меняет емкость конденсатора, вследствие чего на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение. Частота этого напряжения равна частоте волны, а амплитуда пропорциональна амплитуде волны.
В угольном микрофоне мембрана периодически сжимает угольный порошок, в результате чего его сопротивление меняется и меняется ток в цепи. Возрастание давления сопровождается уменьшением сопротивления и тем самым — ростом тока; уменьшение давления — соответствующим уменьшением тока. Как и в предыдущих типах микрофонов, слабые колебания тока (или напряженая) усиливаются с помощью ламповых усилителей. 2.
Заметим, что во всех типах микрофонов собственная частота подвижной системы должна сильно отличаться от частоты воспринимаемых колебаний, с тем чтобы избежать связанного с резонансом выделения одной частоты из всего воспринимаемого спектра. Наоборот, приемники ультразвука работают на резонансной частоте. Чаще всего один и тот же преобразователь служит попеременно то излучателем, то приемником. $58.5. Ухо 1. Орган слуха млекопитающих, в том числе и человека (рис. 58.6), имеет довольно сложное строение.
Наружное ухо образуют ушная раковина и наружный слуховой проход. Барабанная перепонка 1 отделяет наружное ухо от среднего уха — небольшой камеры, содержащей трн крошечные косточки: молоточек, нако- 85 вальню и стремечко 2. Молоточек соприкасается с барабанной перепонкой, стремечко — с овальным окном 3, которое служит входом во внутреннее ухо. Среднее ухо соединяется с носоглоткой с помощью евстахиевой трубы. Внутреннее ухо состоит нз ряда сообщающихся каналов, образуя так называемый лабиринт. Из этого лабиринта лишь улитка 4, соединенная со слуховым нервом, имеет отношение к слуху. Три полукружных канала образуют орган равновесия. Рис.
58.6. Внутри улитки 4 находятся каналы, наполненные жидкостью (лимфой). В среднем канале находится рецептор слуха — кортнев орган, состоящий из пяти рядов клеток с выступающими над ними волосками; волосковые клетки тянутся вдоль спирали улитки по всей ее длине. Всего они образуют около 4800 волокон, содержащих по пять клеток на каждом волокне. Эти клетки образуют основную мембрану, причем волокна мембраны имеют разную длину — они короче у основания улитки и длиннее в ее вершине. 2. Восприятие звука происходит следующим образом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
