электростатический акустический преобразователь и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Электростатический акустический преобразователь, содержащий основание, на котором по периметру закреплен подвижный пленочный электрод, и неподвижный металлический электрод, на поверхности которого выполнены концентрические кольцевые канавки, отличающийся тем, что неподвижный металлический электрод установлен на основании с образованием с ним единой сферической поверхности, обращенной к подвижному пленочному электроду, концентрические кольцевые канавки выполнены прямоугольной формы с равной площадью поперечного сечения и размещены на сферической поверхности неподвижного металлического электрода с равным шагом, а подвижный пленочный электрод прижат к основанию металлическим кольцом.

2. Способ изготовления электростатического акустического преобразователя, включающий протачивание концентрических кольцевых канавок на поверхности неподвижного металлического электрода, притирку полученной поверхности с канавками, закрепление подвижного пленочного электрода на основании по периметру и его натяжение, отличающийся тем, что притирку поверхности с канавками осуществляет в собранном виде неподвижного металлического электрода с основанием с помощью шлифовального порошка до получения единой сферической поверхности и скруглений краев канавок, перед закреплением подвижного пленочного электрода на основании осуществляют его натяжение в оправке, затем наносят клеящее вещество по внешнему периметру основания и сферической поверхностью неподвижный металлический электрод и основание в собранном виде накладывают на подвижный пленочный электрод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к электростатическим преобразователям, используемым для эхолокационных устройств.

Известен электростатический акустический преобразователь, содержащий установленные в корпусе на жестком основании неподвижный электрод и подвижный электрод, выполненный из двух пленок с несжимаемым материалом между ними, наружная пленка которого укреплена по периметру корпуса, натянута на основание и соприкасается с внутренней пленкой, а внутренняя пленка и неподвижный электрод закреплены по периметрам с помощью фланцев корпуса и натянуты посредством винтов (авт. св. СССР N 479269, МКИ H 04 R 19/00 оп. 30.07.75).

Известен способ изготовления электростатического акустического преобразователя, включающий установку в корпус на жесткое основание неподвижного электрода, натягивание на основание внутренней пленки подвижного электрода вместе с неподвижным электродом и закрепление их по периметрам, натягивание на основание и закрепление по периметру корпуса наружной пленки подвижного электрода (см. тот же источник информации).

Известное устройство, полученное известным способом, характеризуется низким коэффициентом передачи при совмещении функций приема-излучения. Это обусловлено ограничением величины поляризующего напряжения, от которой зависит эффективность преобразования. При подаче высокого поляризующего напряжения под воздействием электростатических сил происходит притягивание и залипание подвижного электрода с неподвижным, в результате нарушается работоспособность преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является электростатический акустический преобразователь, содержащий основание, подвижный пленочный электрод, закрепленный по периметру на основании, и подпружиненный неподвижный металлический электрод с концентрическими кольцевыми канавками трапецеидальной формы на его поверхности, помещенные в корпусе с защитной сеткой ("В помощь радиолюбителю". - ДОСААФ, вып. 50, 1975, с.12-15).

Способ изготовления предлагаемого устройства является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и включает протачивание концентрических кольцевых канавок трапецеидальной формы на поверхности неподвижного металлического электрода, притирку полученной поверхности пастой ГОИ, закрепление подвижного пленочного электрода по периметру основания и натяжение подвижного пленочного электрода посредством подпружиненного неподвижного металлического электрода (см. тот же источник информации).

Известные устройство и способ его изготовления характеризуются сложностью конструкции и изготовления. Кроме того, первоначальное натяжение подвижного пленочного электрода задается пружиной, при такой технологии изготовления сложно добиться повторяемости механических характеристик преобразователей, что приводит к большому разбросу параметров преобразователей при их серийном выпуске. Предложенное устройство также ненадежно в работе: ход неподвижного электрода ограничен только пленкой, поэтому при вибрации под действием веса неподвижного электрода совместно с пружиной может произойти разрыв подвижного электрода.

Задача, положенная в основу заявляемого технического решения, заключается в повышении стабильности и повторяемости параметров преобразователя, в повышении чувствительности преобразователя как в режиме излучения, так и в режиме приема, и повышении надежности работы.

Поставленная задача решается тем, что в электростатическом акустическом преобразователе, следующем основание, на котором по периметру закреплен подвижный пленочный электрод, и неподвижный металлический электрод, на поверхности которого выполнены концентрические кольцевые канавки, согласно предлагаемому техническому решению, неподвижный металлический электрод установлен на основании с образованием с ним единой сферической поверхности, обращенной к подвижному пленочному электроду, концентрические кольцевые канавки выполнены прямоугольной формы и с равной площадью поперечного сечения и размещены на сферической поверхности неподвижного металлического электрода с равным шагом, а подвижный пленочный электрод прижат к основанию металлическим кольцом.

Поставленная задача решается также тем, что в известном способе изготовления электростатического акустического преобразователя, включающем протачивание концентрических кольцевых канавок на поверхности неподвижного металлического электрода, притирку полученной поверхности с канавками, закрепление подвижного пленочного электрода на основании по периметру и его натяжение, согласно предлагаемому техническому решению, притирку поверхности с канавками осуществляют в собранном виде неподвижного электрода с основанием с помощью шлифовального порошка до получения единой сферической поверхности и скруглений краев канавок, перед закреплением подвижного пленочного электрода на основании осуществляют его натяжение в оправке, затем наносят клеящее вещество по внешнему периметру основания и сферической поверхностью неподвижный металлический электрод и основание в собранном виде накладывают на подвижный пленочный электрод.

Заявляемый электроакустический преобразователь проще по конструкции и в изготовлении, а также надежен в работе, т.к. обеспечивается равномерное натяжение подвижного пленочного электрода на сферической поверхности и, следовательно, исключается разрыв пленки. За счет того, что подвижный электрод приклеивается по периметру к основанию, образующему единую сферическую поверхность с неподвижным электродом, обеспечивается равномерное натяжение подвижного электрода и изначальное его прижатие к выступам концентрических канавок, что определяет стабильность резонансной частоты и электрической емкости преобразователя независимо от напряжения поляризации. Электрическая емкость заявляемого преобразователя состоит из постоянной емкости C_o и переменной емкости C_x, причем C_o > C_x. Постоянную емкость определяет суммарная площадь пересечения подвижного электрода с выступами концентрических канавок неподвижного электрода, а скругления краев этих выступов, получаемые при доводке, определяют переменную емкость C_x. Концентрические канавки не неподвижном электроде и натянутый подвижный электрод образует множество самостоятельных объемных резонаторов с одной и той же резонансной частотой, которая определяется размерами поперечного сечения канавок и механическими параметрами подвижного электрода. Добротность преобразователя определяется количеством резонаторов на данной поверхности неподвижного электрода. Радиус кривизны сферы преобразователя для конкретного диаметра неподвижного электрода (площади излучения) и конкретной резонансной частоты должен быть таковым, чтобы разность хода излучаемой волны центральной и крайней канавками была меньше 1/4 длины волны. Суммарно эти резонаторы образуют фазированную антенную решетку, что позволяет повысить чувствительность как в режиме излучения, так и в режиме приема, и уменьшить влияние внешних акустических шумов. Подбирая зернистость шлифовального порошка, получают необходимую величину скругления канавок, которые определяют переменную емкость C_x преобразователя.

Наличие отличительных от прототипов существенных признаков позволяет признать предлагаемые технические решения новыми.

Сущность заявляемых технических решений для специалистов не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о их соответствии критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования заявляемых технических решений в промышленности позволяет сделать вывод о их соответствии критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 показан электростатический акустический преобразователь в разрезе; На фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

К изоляционному основанию 1, выполненному из мелкоструктурного текстолита, прикреплен неподвижный электрод 2, выполненный из сплава алюминия. Верхняя часть основания 1 и неподвижного электрода 2 выполнены с образованием единой сферической поверхности. На сферической поверхности неподвижного электрода 2 выполнены концентрические кольцевые канавки 3 прямоугольной формы с равным шагом и равной площадью их поперечного сечения. Сверху над неподвижным электродом 2 помещен подвижный пленочный электрод 4 из металлизированной лавсановой пленки, закрепленный по периметру к основанию 1. Контакт с подвижным электродом 4 осуществляется с помощью металлического кольца 5, к которому приклеена защитная пленка 6, размещенная поверх подвижного пленочного электрода 4. Края канавок 3 имеют скругления 7.

Изготовление электростатического акустического преобразователя осуществляют следующим образом.

На сферической поверхности неподвижного металлического электрода 2 протачивают концентрические кольцевые канавки прямоугольной формы 3, после чего неподвижный электрод 2 закрепляют на основании 1 и осуществляют притирку сферической поверхности неподвижного электрода 2 совместно с поверхностью основания 1 шлифовальным порошком до образования единой сферической поверхности и скруглений 7. Подвижный пленочный электрод 4 натягивают в оправке (не показано), по периметру основания 1 наносят клеящее вещество и сферической поверхностью основание 1 с неподвижным электродом 2 накладывают на подвижный пленочный электрод 4.