Физическая энциклопедия - электроакустический преобразователь

устройство, преобразующее эл.-магн. энергию в энергию упругих волн в среде и обратно. В зависимости от направления преобразования различают Э. п.: излучатели и приёмники. Э. п. широко используют для излучения и приёма звука в технике связи и звуковоспроизведения, для измерения и приёма упругих колебаний в УЗ технике, гидроакустике и в акустоэлектронике.

Наиболее распространённые Э. п. линейны, т. е. удовлетворяют требованию неискажённой передачи сигнала, и обратимы, т. е. могут работать и как излучатель, и как приёмник, и подчиняются взаимности принципу. В большинстве Э. п. имеет место двойное преобразование энергии: электромеханическое, в результате к-рого часть подводимой к преобразователю электрич.

энергии переходит в энергию колебаний нек-рой механич. системы, и механоакустическое, при к-ром колебания механич. системы в среде создают звуковое поле. Существуют Э. п., не имеющие механич. колебат. системы и создающие колебания непосредственно в среде, напр. электроискровой излучатель, возбуждающий интенсивные звук. колебания в результате искрового разряда в жидкости, излучатель, действие к-рого основано на электрострикции жидкостей. Эти излучатели необратимы и применяются редко. К особому классу Э. п. относятся приёмники звука (также необратимые), основанные на изменении электрич. сопротивления чувствит. элемента под влиянием звук. давления, напр. угольный микрофон или ПП приёмники, в к-рых используется тензорезистивный эффект. Когда Э. п. служит излучателем, на его входе задаются электрич. напряжение U и ток i, определяющие его колебат, скорость v и звук. давление р в создаваемом им поле; на входе Э. п.приёмника действует давление р или колебат. скорость v, обусловливающие напряжение V и ток I на его выходе (на электрич. стороне). Теоретич. расчёт Э. п. устанавливает связь между его входными и выходными параметрами. Колебат. механич. системами Э. п. могут быть стержни, пластинки, оболочки разл. формы (полые цилиндры, сферы, совершающие разл. вида колебания), механич. системы более сложной конфигурации.

Колебат. скорости и деформации, возникающие в системе под воздействием сил, распределённых по её объёму, могут, в свою очередь, иметь достаточно сложное распределение. В ряде случаев, однако, в механич. системе можно указать элементы, колебания к-рых с достаточным приближением характеризуются только кинетич. и потенц. энергиями и энергией механич.

потерь. Эти элементы имеют характер соответственно массы М, упругости 1/С и активного механич. сопротивления r (т. н. системы с сосредоточенными параметрами). Часто реальную систему удаётся искусственно свести к эквивалентной ей (в смысле баланса энергий) системе с сосредоточенными параметрами, определив т. н. эквивалентные массу Мэкв, упругость 1/Cэкв и сопротивление трению rм. Расчёт механич. систем с сосредоточенными параметрами может быть произведён методом электромеханич. аналогий (см. ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ АНАЛОГИИ). В большинстве случаев при электромеханич. преобразовании преобладает преобразование в механич.

энергию энергии либо электрического, либо магн. полей (и обратно), соответственно чему обратимые Э. п. могут быть разбиты на след. группы: электродинамич. преобразователи, действие к-рых основано на электродинамич. эффекте (излучатели) и эл.-магн. индукции (приёмники), напр. громкоговоритель, микрофон; электростатические, действие к-рых основано на изменении силы притяжения обкладок конденсатора при изменении напряжения на нём и на изменении заряда или напряжения при относит.

перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны); пьезоэлектрические преобразователи, основанные на прямом и обратном пьезоэффекте (см. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО); эл.-магн. преобразователи, основанные на колебаниях ферромагнитного сердечника в перем. магн. поле и изменении магнитного потока при движении сердечника; магнитострикционные преобразователи, использующие прямой и обратный эффект магнитострикции.

Св-ва Э. п.приёмника характеризуются его чувствительностью в режиме холостого хода gxx=V/p и внутр. сопротивлением Zэл. По виду частотной зависимости V/p различают широкополосные и резонансные приёмники. Работу Э. п.излучателя характеризуют: чувствительность, равная отношению р на определ. расстоянии от него на оси хар-ки направленности к U или i; внутр. сопротивление, представляющее собой нагрузку для источника электрич. энергии; акустоэлектрич. кпд hа/эл=Wак/Wэл, где Wак активная излучаемая акустическая мощность, Wэл активная электрич.

потребляемая мощность, Wак=Zнv20 (v0 колебат. скорость точки центра приведения на излучающей поверхности, Zн механич. сопротивление акустич. нагрузки, равное сопротивлению излучения Zs, при контакте Э. п. со сплошной средой). Перечисленные параметры зависят от частоты. Величины р и hа/эл достигают макс. значения на частотах механич. резонанса, вследствие чего мощные излучатели делают, как правило, резонансными.

Конструкции Э. п. существенно зависят от их назначения и применения и поэтому весьма разнообразны. .