Получение тонкопленочных электретов на основе фторопласта - 4 и изготовление приборов на их основе
Дипломная работа - Радиоэлектроника
Другие дипломы по предмету Радиоэлектроника
?тапах вызывают снижение функциональных показателей. В настоящее время существует тенденция к росту хронических заболеваний легких (хронический бронхит, астма и эмфизема легких), не связанных с профессиональной деятельностью.
В настоящее время актуальной является разработка методов исследования бронхиальной проходимости, в данной работе мы рассмотрели один, а именно метод трахеофонии.
Один из основных узлов устройства акустический преобразователь. Высокую чувствительность в качестве ларингофонов показывают электретные микрофоны.. На основе полученных мембран был изготовлен макет электретного микрофона, который обладает необходимыми характеристиками высокой чувствительностью и помехозащищенностью. Разработка микрофона произведена совместно с Лабутиным А.В. Использование его для исследования вибраций позволяет определить интенсивность колебаний и осциллографировать их частотный спектр. Электретные преобразователи имеют следующие преимущества. Информативные параметры сигнала, регистрируемые прибором, лежат в диапазоне от 20 до 2000 Гц, то есть в диапазоне работы электретного микрофона. Датчик имеет малые вес и габариты, обладают хорошей чувствительностью, гладкой частотной характеристикой в требуемом диапазоне частот и имеет низкое напряжение питания, безопасное для человека. Принцип работы электретного микрофона не отличается от принципов работы конденсаторного микрофона. Если в обычном конденсаторном микрофоне заменить мембрану электретной пленкой, то она создает в зазоре мембрананеподвижный электрод электрическое поле, сравнимое с полем внешнего напряжения, используемого в обычных конденсаторных микрофонах. В соответствии с изменнием зазора между электродами при движении электретной мембраны происходит изменение емкости преобразователя и на неподвижном электроде индуцируется переменный сигнал [24].
В случае гармонических колебаний величина переменного тока на выходе емкостного преобразователя может быть представлена следующим образом
.(2.5)
Здесь l амплитуда смещения мембраны относительно нулевого положения, L толщина пленки электрета, диэлектрическая проницаемость материала пленки электрета, ? частота колебаний подвижного электрода, ? поверхностная плотность заряда электрета, S площадь электрода, l толщина диэлектрического зазора между электретной мембраной и неподвижным электродом, диэлектрическая проницаемость материала в зазоре.
Для оценки чувствительности электретного микрофона может быть применена методика раiета конденсаторных микрофонов, в основе которой лежит принцип электромеханической аналогии. Чувствительность электретного микрофона в общем виде с учетом влияния цепи предварительного усилителя выражается следующей формулой
.(2.6)
Здесь напряжение поляризации, S площадь мембраны, ? круговая частота, модуль полного акустикомеханического сопротивления капсюля, h рабочий зазор между мембраной и электродом, поправка на влияние защитной крышки, G коэффициент передачи предварительного усилителя, фактор нагрузки, где входная емкость предварительного усилителя, емкость капсюля.
Абсолютное значение сопротивления Z и его зависимость от частоты будет определять чувствительность и форму частотной характеристики микрофона. Чувствительность микрофона частотно независима, если Z изменяется обратно пропорционально частоте во всем рабочем диапазоне, т.е. носит упругий характер. Это условие выполняется, когда резонансная частота акустикомеханической системы микрофона лежит за пределами рабочего диапазона частот. Однако такая возможность ограничена пределом упругости материала мембраны. Поэтому практически мембране придается такое натяжение, при котором ее резонанстная частота располагается внутри частотного диапазона, а упругость увеличивается за iет воздушного слоя, создаваемого между мембраной и неподвижным электродом. Активное сопротивление этого слоя демпфирует колебания мембраны на резонансной частоте. При этом сопротивление и масса воздуха в отверстиях неподвижного электрода должны быть незначительными по сравнению с массой воздуха и сопротивлением в зазоре.
Обобщенная конструкция приемника звукового давления представлена на рис.3.13.
Чувствительность микрофона представляющая собой передаточную функцию сигнального графа, определяется по общей формуле Мэзона (2.7)
где коэффициент передачи прямого пути от истока сигнального графа к стоку; коэффициент, учитывающий частотную и пространственную зависимости звукового давления; коэффициент, учитывающий частотную зависимость звукового давления, обусловленную резонансными полостями перед мембраной микрофона; сумма коэффициентов передач всех замкнутых контуров сигнального графа; сумма попарно перемноженных коэффициентов передач замкнутых контуров,
Схематическая конструкция приемника звукового давления емкостного типа.
Рисунок 3.13.
не касающихся друг друга; сумма перемноженных по трое коэффициентов передач замкнутых контуров, не касающихся друг друга.
Величина чувствительности в области средних частот будет
.(3.8)
Расшифровывая выражение в соответствии с известными значениями параметров для конденсаторного микрофона:
; ; ;.; ; ; ,
где d диаметр активной части мембраны (или неподвижного электрода); напряже