Главная » 2014»Сентябрь»21 » Скачать Исследования двухмембранных конденсаторных микрофонов и создание на их основе комплексной расчетной методики. Вахитов, Шакир бесплатно
09:01
Скачать Исследования двухмембранных конденсаторных микрофонов и создание на их основе комплексной расчетной методики. Вахитов, Шакир бесплатно
Исследования двухмембранных конденсаторных микрофонов и создание на их основе комплексной расчетной методики
Диссертация
Автор: Вахитов, Шакир Яшэрович
Название: Исследования двухмембранных конденсаторных микрофонов и создание на их основе комплексной расчетной методики
Справка: Вахитов, Шакир Яшэрович. Исследования двухмембранных конденсаторных микрофонов и создание на их основе комплексной расчетной методики : диссертация кандидата технических наук : 05.09.08 Ленинград, [. .] 202 c. : 61 85-5/416
Объем: 202 стр.
Информация: Ленинград, [. .]
Содержание:
Глава !• Аналитический обзор литературы и постановка научной задачи II
II Предварительные замечания II
1»2 Обзор состояния теории приёмных антенн j5 I#2I» Специфика антенного звена ДКМ
1«2»2 Анализ работ по дифракции звука на телах, сходных с капсюлем микрофона Г
1*2»3* Сопоставление существующих способов опре**-деления геометрической разности хода звуко- вой волны для направленных микрофонов
1»3* Состояние теории расчёта акустикомеханичес-кого и электромеханического звеньев микрофона ^
1«3»1« Сопоставление способов интерпретации и расчёта элементов акустикомеханической подсистемы микрофона ^ 13#2» Недостатки современных представлений о работе электростатического преобразователя в ДКМ» Предложение новой трактовки
1*4*
Выводы, Определение научной задачи
Глава 2» Исследование акустического звена микрофона
2#1« Уточнение понятия "антенна" 2»2» Определение коэффициента дифракции для фронтально- го торца полубесконечного цилиндра
2»2,1« Решение задачи для жесткого торца методом взаимности 2»2«2* Сравнение результатов учёта податливости чувствительного элемента в акустикомеханическом и акустическом звеньях 2,'3 Вывод расчётных соотношений для коэффициентов дифракции при наклонном падении звуковой волны Е4 Экспериментальное исследование дифракции на торце цилиндра и диска - 6Г
25, Геометрическая разность хода при произвольном угле падения звука
26 Выводы
Глава 3 Исследование акустикомеханического звена и работа преобразователя двухмембранного микро- _^ фона с учётом непоршневых колебаний мембран
31 Постановка задачи исследования
3*2 Теоретическое исследование колебаний мембраны под действием неравномерно распределенной силы
33 Экспериментальное исследование механизма работы преобразователя и акустикомеханической системы ДКМ
34 Анализ акустикомеханической подсистемы ДКМ и разработка методики расчёта ее оптимальных параметров
341 Анализ электрических эквивалентных схем и вывод соотношений для расчёта параметров капсюля
342 Вывод расчётных соотношений для частотных характеристик ДКМ
35 Выводы по главе
Глава Ц, Исследование работы двухмембранного микрофона с совмещенным стоком и разработка рациональной методики его расчётного проектирования Ю З
41 Теоретический анализ и вывод расчётных соотношений для ДКМ с совмещенными стоковыми элементами
411 Анализ симметричных эквивалентных электрических схем лестничного типа Ю З
412 Вывод формул для расчёта частотной характеристики чувствительности Ю
413 Особенности расчёта некоторых акувтикомеха-нических параметров ДКМ с электродом соБмещен-ного стока Ijg Чт2» Разработка методики проектирования (синтеза) конструкции ДКМ по заданным электроакустическим характеристикам ^•2,1# Вывод расчётных формул для определения акустических, акустикомеханических и конструктивных параметров капсюлей ДКМ
4«2,2# Обоснование выбора принципиальной конструкции НЭ и требований ТЗ на проектирование ^•2«3# Инженерная методика проектирования (синтеза) ДКМ 4»3»
Выводы по главе
Введение:
В профессиональной технике звукозаписи и звукоусиления щирокое применение находят конденсаторные-микрофоны, обладающие .целым рядом преимуществ перед микрофонами, основанными на других.принципах преобразования звука» Среди конденсаторных микрофонов зна-^ чительный интерес представляют двухмембранные конденсаторные микрофоны (ДКМ), различные модели которых, выпускаемые и у нас, и.за рубежом, обеспечивают не только высокое качество-звукопередачи, но обладают также рядом эксплуатационных достоинств, таких как возможность дистанционного изменения в процессе звукозаписи характеристик направленности и др.В настоящее время разработка микрофонов такого типа производится, в основном, последовательным подбором отдельных конструктивных элементов микрофона, путем трудоёмких экспериментов, тре* , бующих создания дорогостоящих макетов, тщательной подготовки опытов, длительной эксплуатации уникального оборудования (заглушённых камер, установок автоматической записи и т*п*), а также инженерной интуиции и большого практического опыта разработчиков.Всё это приводит к значительным и не всегда оправданным экономическим затратам, затягивает процесс разработки новых образцов, не говоря уже о том, что созданную таким способом конструкцию нельзя считать вполне оптимальной, так как количество вариантов, которое может быть проверено экспериментально, всегда ограничено как фактором времени, так и конструктивными возможностями самого мик* рофона, на котором ставится эксперимент. Совершенно иные возможности по созданию действительно оптимальной конструкции ДКМ открывает применение современных методов математического моделирования, основанных на системном представлении микрофона и адекватном тво-^ ретическом отображении его параметров и характеристик, Литература.по микрофонной технике насчитывает большое количество работ, посвященных тем или иным аспектамтеории приёма и преобразования звука, расчёту параметров микрофонных капсюлей, моделированию их акустикомеханических систем и т»д. Однако до настоящего времени теория микрофонов ещё не достигла-такого уровня, когда кропотливую работу по макетированию и экспериментальной, отработке параметров можно.было бы заменить расчётными методами. Причина этого кроется в том, что исследования проводятся хотя и по важным, но частным проблемам, которые не для всех типов микрофонов одинаково актуальны (в зависимости.от.типа микрофона одни аспекты могут преобретать большее значение, другие меньшее, третьи могут оказаться вообще ненужными)» Кроме того, решение каждой частной проблемы осуществляется на основе своего традиционного метода и специфических приёмов математической интерпретации, которые трудно согласовать между собой, когда дело касается решения инженерной задачи комплексного проектирования конкретного устройства.Сложность согласования методов расчёта отдельных звеньев объяоняется также и субъективным фактором, связанным с тем обстоятельством, что решение в корректной, с точки зрения теоретической акустики, постановке той или иной частной задачи выполняется, как правило, специалистом довольно узкого профиля, не всегда способного представить всю совокупность и взаимосвязь технических задач, возникающих при разработке микрофона в целом.Таким образом, практические нужды развития данной отрасли техники требуют осуществления новой формы постановки задач научных исследований в области микрофонной техники - перехода от решения ч а с т н ы х проблем, имеющих то или иное отношение ко в с е м типам микрофонов, к решению всего к о м п л е к с а проблем, имеющих непосредственное отношение к д а н н о м у типу микрофона, в их взаимосвязи и взаимозависимости. Последнее касается не г только вопроса-согласования характеристик отдельных звеньев, но и одинакового-уровня точности их расчёта, Целью настоящей работы является исследование с системных позиций комплекса вопросов, связанных с теорией и расчётом как отдельных звеньев ДКМ, так и его системы в целом, и разработка на основе этих исследований комплексной расчётной методики проекти* рования таких микрофонов.Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в диссертационной работе, выполнялись в соответствии с Комплексной программой НИР, ОКР и серийного освоения комплексов и аппаратуры звукоусиления для озвучивания открытых и закрытых пространств, утверадённой Министерством Промышленности Средств Связи на XI. пятилетку, В этой программе, по которой работает ВНЙЙРПА им.АйС.Попо* ва, предусматривается создание методов проектирования однонаправленных микрофонов различных принципов действия, Актуальность темы определяется тем, что создание методики сквозного комплексного расчёта одного из самых высококачественных и широко используемых типов микрофонов профессионального применения - двухмембранных конденсаторных «• обеспечивает возможность существенного снижения времени и затрат на разработку новых образцов таких микрофонов путем замены длительной, трудоёмкой и дорогостоящей работы по изготовлению, многократным измерениям и экспериментальной доводке макетов конструкции .микрофона расчётной процедурой, проводимой на основе разработанной комплексной системной модели микрофона. Помимо существенного сокращения длительности и затрат на разработку применение комплексной расчётной методики позволяет существенно улучшить качественные показатели разрабатываемых микрофонов, так как дает возможность оптимизировать параметры микрофона по заданным характеристикам при поставленных конструк-. тивных ограничениях. Рост требований к качеству разработок, необходимость сокращения их сроков, увеличение их количества, дефицит времени эксплуатации измерительного оборудования (заглушённых-камер) свидетельствует об актуальности и своевременности данной работы. :-.. Новизна результатов, До настоящего времени в работах, посвященных анализу и разработке методов расчёта микрофонов, рассматривались лишь частные.аспекты проблемы, чаще всего в отрыве от реальных способов конструк-^ тивной реализации капсюлей и фактических соотношений их размеров, без увязки взаимных требований характеристик подсистем-и т.п# В данной работе впервые осуществлено комплексное решение проблемы, основывающееся на системном анализе условий согласования характеристик подсистем, сопоставительного исследования существующего -уровня и требуемого развития методов их анализа и теории расчёта, выявления наиболее слабых звеньев и разработки теории и инженерных методик их расчёта* В результате разработана комплексная математическая модель и методика, позволяющая рассчитать конструкцию капсюлей однонаправленного микрофона с заданными электроакустическими характеристиками. Создание на основе обширных научных исследований методики проектирования такого сложного микрофона, как ДКМ, является. новым результатом как с научной, так и с практической точки зрения.Содержание работы.Диссертация состоит из введения, Ч глав, заключения и 4 приложений. - .Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель работы и приведено краткое содержание диссертации.В первой главе на основе анализа литературных данных опреде* , ляются существующие противоречия и неполнота в теории акустической, акустикомеханической (AM) и электромеханической (ЭМ) подсистем и неудовлетворительное их соответствие экспериментальным данным, формулируются, конкретные задачи исследований в кавдом звене» Вторая глава посвящена уточнению понятия приемной акустической антенны, исследованию и теоретической разработке расчёта характеристик антенного звена. В результате проделанной работы дан оригинальный инженерный метод расчёта дифракционной поправки при произвольном угле падения и эффективной разности хода, показавший достаточно, точное соответствие эксперименту.В третьей главе приводятся результаты исследования работы AM и ЭМ звеньев микрофона с раздельным стоком в глухие и сквозные отверстия электрода при неравномерном распределении воздействующей силы по поверхности мембраны^ На основе исследований проводится ревизия существующей теории работы такого микрофона и выдвигается новая трактовка, в соответствии с которой работа AM звена отображается не одной, а двумя эквивалентными схемами. Расчёт элементов AM звена и ЧХЧ микрофона, произведённый по этим схемам с использовани* ем результатов главы 2, согласуется с экспериментальными данными с достаточной степенью точности (не превышающей погрешности измерений по ГОСТ 16123-79).Четвертая глава посвящена разработке расчётной модели ДКМ с совмещенным стоком. Адекватность разработанной модели проверена на примере расчёта микрофона MK-I9 и его ЧХЧ* Показано, что данные с достаточной точностью согласуются с экспериментальными.В этой же главе разработана и изложена методика проектирования (синтеза) капсюля современного типа ДКМ, обеспечивающая получение заданных электроакустических характеристик. Выведены формулы и расчётные соотношения, определяющие взаимосвязь акустических и акустикомеханических параметров между собой, а также связывающие эти параметры с конструктивными размерами элементов капсюля, осуществляю-» щих их реализацию. Эти соотношения позволяют рассчитать конструкцию iO капсюля ДКМ, оптимальную в пределах требований технического задания.В заоючении изложены основные выводы работы и защищаемые положения диссертации, Разработанная в диссертации комплексная расчётная методика проектирования внедрена во ВНИИРПА в разработку профессионального стереофонического конденсаторного микрофона МК-^,
