Лекция №4. Акустические системы. Магнитная экранировка акустических систем

Вид материала

Лекция

Содержание Фотоприборы. Основные характеристики и параметры фоточувствительных приборов.

Подобный материал:

• Акустические студийные мониторы, 324.96kb.
• Программа профессиональной переподготовки акф п/п-8 «Системы автоматического управления, 26.62kb.
• Программа учебной дисциплины cпециальности 013900 (СД. В. 02) Акустические методы диагностики, 67.29kb.
• Акустические гитары часть, 789.62kb.
• В объемные акустические волны, 694.23kb.
• Программа учебной дисциплины сдм. В. 01-05 «Поверхностные акустические волны» Магистерская, 56.62kb.
• Реферат по курсу "Основы микроэлектроники" на тему: "Акустоэлектроника", 44.9kb.
• Электронейромиография, вызванные потенциалы мозга, транскраниальная магнитная стимуляция, 40.35kb.
• 1. Лекция: Введение, 365.84kb.
• 1. Лекция: Введение, 344.47kb.

Лекция №4.

Акустические системы. Магнитная экранировка акустических систем.


В конструкциях акустических систем используются достаточно мощные магниты, и магнитное поле ими создаваемое может, в частности, отклонять потоки электронов в кинескопе телевизора, от правильного пути. Свое влияние оказывает и поле создаваемое катушкой динамика, но оно значительно меньше. Основное магнитное поле создается в магнитопроводе динамика, но часть его остается рассеянной в окружающем пространстве. Поле в зазоре магнитопровода необходимо для оптимальной работы динамика. А внешнее рассеивание является побочным эффектом конструкции.

Возможны три пути его устранения:

1. Собственная экранировка.
   
2. Компенсация.
   
3. Комбинация первых двух способов.
   

Для экранировки используется магнитопроводящий материал (например, сталь) в форме стакана или цилиндра, который надевается на магнитную систему. Толщина стенок от 1 до 3 мм. Внутренний диаметр стакана должен быть на 5-20 мм больше диаметра магнита динамика. На стенки стакана наносится слой вспененного полиоритана, толщина которого подбирается таким образом, чтобы вся конструкция плотно одевалась на магнитную систему динамика. Торцевая часть стакана должна приклеиваться к динамику или отстоять от него на 2 мм, чтобы избежать дребезга. Для компенсации магнитного поля можно также воспользоваться другим магнитом (например, из другого, такого же динамика). Так же можно воспользоваться магнитом близким по геометрическим размерам, но с близкой магнитной индукцией.

Магнитопровод можно не разбирать, а использовать магнит сборки с ним. Второй Магнитопровод прикрепляется соосно с тыльной части магнитного экранирования динамика. Крепеж осуществляется с помощью клея через тонкую прокладку полиоритана. Компенсация магнитом, без магнитопровода, проводится точно так же. При этом при прикладывании экранируемого динамика магниты должны отталкиваться, а не притягиваться.

Комбинация. После проведения компенсации, полученную систему можно дополнительно экранировать. Если остаточное внешнее магнитное поле не велико, то в качестве экрана можно использовать кусок жести.

Побочные эффекты. При любом способе экранировки возрастает общая масса акустической системы. Что, как правило, улучшает звучание на низких частотах. Так же уменьшается внутренний объем головки, но незначительно. Применение метода компенсации вызывает увеличение чувствительности динамиков и звукового давления в акустической системе.


Оптоэлектроника.

Оптоэлектроника это раздел физики и техники, связанный с преобразованием электромагнитного излучения оптического излучения в электрический ток и обратно.

1 класс приборов – для преобразования света в электрический ток. К ним относятся – фотосопротивление (фоторезистры), фотодиоды, фототранзисторы, фототеристоры, пироэлектрические приемники, приборы с зарядной связью (ПЗС), фотоэлектронные умножители (ФЭУ).

2 класс приборов – служит для преобразования тока в световое излучение. К ним относятся различного рода лампы накаливания, электролюминесцентные индикаторы, полупроводниковые светодиоды и лазеры (газовые, твердотельные, полупроводниковые).

3 класс – для изоляции электрических цепей (в последовательном преобразовании ток, свет, ток) служит отдельное устройство оптоэлектроники. Оптопары – бывают резисторные, диодные, транзисторные, тиристорные, а так же оптопары на однопереходных фототранзисторах и оптопары с открытым оптическим каналом.

4 класс – для применения в различных электронных устройствах служат оптоэлектронные интегральные схемы. Это интегральные микросхемы, в которых осуществляется оптическая связь между отдельными узлами или компонентами, с целью изоляции их друг от друга (гальванической развязки).


Особенности оптической электроники.

Частота электромагнитных колебаний (несущая частота) в оптическом диапазоне существенно выше, чем в радио диапазоне. Например, частота световых колебаний в наиболее освоенной видимой и инфракрасной областях спектра света, примерно 10 в 13 до 10 в 15.

Дина световых волн существенно короче, чем длина радиоволн. Это позволяет получить высокую концентрацию оптического излучения в пространстве. Так как минимальный объем, в котором можно сфокусировать электромагнитное излучение имеет характерные размеры порядка длины волны. В оптическом диапазоне не трудно сформировать узкую диаграмму направленности излучения с углом расходимости 0,1 градуса и менее. Для формирования в радиодиапазоне такой волны потребовалась бы антенна диаметра порядка сотен метров. В оптическом диапазоне такой антенной является сферическое зеркало либо линза умеренных размеров.

Передача информации осуществляется фотонами. В отличии от обычных электронных приборов в которых для передачи служат электроны, фотоны являются электрически нейтральными частицами, не взаимодействующими между собой и внешними электрическими магнитными полями. Это определяет возможность идеальной гальванической развязки входа и выхода. Однонаправленность потока информации, высокую помехозащищенность, исключение взаимных наводок и паразитных связей между различными элементами схемы.

Применение оптических методов записи, обработки и хранения информации открывает новые возможности для построения электронно-вычислительных машин. Это обусловлено с одной стороны возможностью реализации таких принципов обработки информации как, например, основанных на голографических методов, а с другой стороны возможностью высокой плотности записи информации.

Оптическая область спектра электромагнитных волн включает волны длинной от 0,001 до 1000 мкм. Ультрафиолет 0,001 до 0,/_ мкм. Визуальный 0,38 до 0,78 мкм. Инфракрасный 0,78 до 1000 мкм.


Фотоприборы. Основные характеристики и параметры фоточувствительных приборов.

Спектральная характеристика чувствительности отображает реакцию фотоприбора на воздействие излучения с различной длинной волны.

Энергетическая (световая) характеристика она отображает зависимость фотоответа прибора от интенсивности возбуждающего потока излучения.

Пороговые характеристики – показывает способность фотоприбора регистрировать излучения малой интенсивности.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) – отображает зависимость тока фотоприемника от приложенного к нему напряжения.

I=It+Iф

I - световой общий ток

I t - темный ток в отсутствии освещения.

Iф – фототок.


Частотные характеристики – описывают зависимость чувствительности от частоты модуляции излучения или длительности импульсов и характеризуют инерционность прибора.

Инерционность прибора – характеризует постоянное время нарастание и время спада фотоотклика при импульсе излучения. Они определяют предельное значение рабочей частоты модуляции светового потока, при которых еще незаметно уменьшение фотоотклика.

Температурная характеристика – определяет параметр зависимости приборов от температуры окружающей среды.

Рабочее напряжение – постоянное напряжение, приложенное к прибору при котором обеспечены номинальные параметры при длительной работе заданных эксплутационных условиях.

Мощность рассеивания – мощность, выделяемая при прохождении фототока. Она определяет разогрев прибора.

Дифференциальное сопротивление – отношение малых приращений напряжения на приборе и тока через него.

Коротковолновая (длинноволновая) граница спектральной чувствительности – наименьшая (наибольшая) длинна волны монохроматического излучения, при котором монохроматическая чувствительность прибора 0,1 от ее максимального значения.

Динамический диапазон линейности (измеряется в децибелах) – характеризует область значений у чистого потока F, в котором энергетическая (световая) характеристика, линейна.

Максимальная спектральная характеристика чувствительности – длина воны соответствующая максимуму чувствительности прибора.

Токовая чувствительность – определяет значение фототока создаваемого единичным потоком излучения.

Вольтовая чувствительность – характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенная к единице падающего потока излучения.

Удельная обнаружительная способность – характеризует возможность использования прибора для обнаружения предельно малых сигналов.



Пороговая чувствительность – определяет уровень мощности светового потока, при котором сигнал равен шуму.


Фоторезистор – полупроводниковый прибор, изменяющий величину своего сопротивления при облучении светом. Фоторезистор являет электрический прибор с внутренним фотоэффектом. Явление внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении некоторых полупроводников в них увеличивается число свободных электронов. А так как проводимость полупроводников очень мала, то появление дополнительных свободных электронов вдет к повышению проводимости и уменьшению их сопротивления. Фоторезисторы могут работать как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Для изготовления фоторезистора используются следующие материалы:

Для регистрации в видимом спектре – сульфит или селенид кадмия.

Для регистрации инфракрасного излучения используются следующие элементы и соединения – Ge (чистый или с примесями Au, Cu, Zn), Si, PbS, PbSe, PbTe, InSb, InAs, HgCdTe. Полупроводник наносится тонким слоем на стеклянную или кварцевую подложку или вырезают в виде тонкой пластинки из моно кристалла. Слой или пластинку снабжаю двумя электродами, и помещают в защитный корпус.

Пленочный и монокристальный резистор.



Принципиально возможны две конструкции поперечные продельные.




В случае а) электрическое поле, прикладываемое к фоторезистору и возбуждающий свет, действуют во взаимноперпендикулярных плоскостях. Поперечный фоторезистор представляет собой почти омическое сопротивление до частот порядка десятков и сотен мегагерц. Продольный фоторезистор, из-за конструктивных особенностей, имеет значительную геометрическую емкость, которая не позволяет считать фоторезистор чисто омическим сопротивлением, но с частотами от сотни до тысячи герц.

Зависимость тока в фоторезисторе при не слишком малой освещенности, вычисляется по следующей формуле:



Нелинейность этой зависимости считается недостатком фоторезистора.

У приборов на основе сернистого кадмия, уменьшение чувствительности заметно на частоте около 100 герц, а для сернистого свинца, около 1 килогерца. Это означает, что фоторезисторы не могут работать в устройствах с быстродействием выше 10в -4 секунды.

Пример вольтамперной характеристики фоторезистора.



При малом напряжении вольтамперная характеристика близка к квадратичной. При большем напряжении и заданном световом потоке вольтамперная характеристика практически линейна, но в ограниченной области. Угол наклона вольтамперной характеристики к оси напряжения увеличивается пропорциональность световому потоку, пока не произойдет существенного изменения времени жизни носителей или разогрева фоторезистора, существенно влияющих на фотопроводимость прибора.

Спектральные характеристики фоторезисторов, нормированные относительно максимального значения чувствительности на соответствующей длине волны.



В видимой области оптического диапазона в качестве материалов чувствительного элемента фоторезистора используют сульфид кадмия и селенид кадмия. А в инфракрасном используют сульфид свинца и селенид свинца.

Световая характеристика фоторезистора.



Фоторезистора линейна при небольшом световом потоке. При значениях светового потока больше максимального, линейность характеристики нарушается, так как увеличивается концентрация неравновесных носителей. И соответственно вероятность их рекомбинации, при этом время жизни носителя уменьшается.

Значение чувствительности от фоновой освещенности.



Фоновая освещенность представляет собой пометку полезному оптическому сигналу. С ее увеличением проводимость фоторезистора тоже увеличивается, а чувствительность сигнала снижается.

Зависимость темного выходного сопротивления от температуры фоторезистора.



Повышение температуры увеличивает число носителей, что приводит к уменьшению темного сопротивления.