Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электроакустика и звукотехника

Диссертационная работа:

Вахитов Шакир Яшэрович. Исследования двухмембранных конденсаторных микрофонов и создание на их основе комплексной расчетной методики : ил РГБ ОД 61:85-5/416

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.

Введение 5

Глава I. Аналитический обзор литературы и постановка

научной задачи II

I.I. Предварительные замечания II

1*2. Обзор состояния теории приёмных антенн J5

  1. Специфика антенного звена ДКМ 15

  2. Анализ работ по дифракции звука на телах, сходных с капсюлем микрофона Г7

1.2.3* Сопоставление существующих способов опре
деления геометрической разности хода звуко-
. , вой волны для направленных микрофонов
24

1*3* Состояние теории расчёта акустикомеханичес-

кого и электромеханического звеньев микрофона %?

1*3*1. Сопоставление способов интерпретации и
расчёта элементов акустикомеханической под
системы микрофона

1.3.2* Недостатки современных представлений о рабо
те электростатического преобразователя в ДКМ»
Предложение новой трактовки
35

1*4* Выводы, Определение научной задачи 37

Глава 2» Исследование акустического звена микрофона 40

  1. Уточнение понятия "антенна" 40

  2. Определение коэффициента дифракции для фронтально- 42 го торца полубесконечного цилиндра

2*2.1. Решение задачи для жесткого торца методом

взаимности 42

2.2.2. Сравнение результатов учёта податливости

чувствительного элемента в акустикомеханическом

и акустическом звеньях 46

2.3. Вывод расчётных соотношений для коэффициентов
дифракции при наклонном падении звуковой волны 53

2.4. Экспериментальное исследование дифракции на
торце цилиндра и диска
... ...

2.5« Геометрическая разность хода при произвольном угле падения звука

2.6. Выводы

Глава 3. Исследование акустикомеханического звена и

работа преобразователя двухмембранного микрофона с учётом непоршневых колебаний мембран

  1. Постановка задачи исследования

  2. Теоретическое исследование колебаний мембраны под действием неравномерно распределенной силы

  3. Экспериментальное исследование механизма работы преобразователя и акустикомеханической системы ДКМ

  4. Анализ акустикомеханической подсистемы ДКМ и разработка методики расчёта ее оптимальных параметров

  1. Анализ электрических эквивалентных схем и вывод соотношений для расчёта параметров капсюля

  2. Вывод расчётных соотношений для частотных характеристик ДКМ

3.5. Выводы по главе 3.

Глава 4, Исследование работы двухмембранного микрофона с совмещенным стоком и разработка рациональной методики его расчётного проектирования

4.1. Теоретический анализ и вывод расчётных соотношений для ДКМ с совмещенными стоковыми элементами

  1. Анализ симметричных эквивалентных электрических схем лестничного типа

  2. Вывод формул для расчёта частотной характеристики чувствительности

  3. Особенности расчёта некоторых акувтикомеха-нических параметров ДКМ с электродом совмещенного стока

4*2. Разработка методики проектирования (синтеза)
конструкции ДКМ по заданным электроакустичес
ким характеристикам
П8

4*2,1« Вывод расчётных формул для определения акус
тических, акустикомеханических и конструктив
ных параметров капсюлей ДКМ
118

^2,2# Обоснование выбора принципиальной конструкции

НЭ и требований ТЗ на проектирование 134

4*2«Э» Инженерная методика проектирования (синтеза)
. . ДКМ
138

4*3» Выводы по главе 4 145

Заключение ^48

Приложение 1« Анализ влияния формы фронта звуковой волны на направленность комбинированных микрофонов 153

Приложение 2# Расчёт параметров и ЧХЧ капсюля ДКМ с

раздельным стоком (на примере ММЗМ) 16'2

Приложение 3* Расчёт капсюля с совмещенным стоком и час
тотной характеристики чувствительности микрофо
на MK-I9
168

Приложение Ч, Разработка микрофона МК-20, конденсаторно
го, стереофонического, с переключаемой харак
теристикой направленности
Р79
Литература 190
Аюты Екедршиа
197

5"

Введение к работе:

В профессиональной технике звукозаписи и звукоусиления широ
кое применение находят конденсаторные-микрофоны» обладающие.целым
рядом преимуществ перед микрофонами, основанными на других.прин
ципах преобразования звука* Среди конденсаторных микрофонов зна-^
чительный интерес представляют двухмембрэнные конденсаторные мик
рофоны (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 воз
можность дистанционного изменения в процессе звукозаписи характе
ристик 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 теоретическом отображении его параметров и характеристик.

_,_ 6

Литература.по микрофонной технике насчитывает большое количество работ, посвященных тем или иным аспектам_теории 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 объясняется 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 частных проблем, имеющих то или иное отношение ко всем типам микрофонов, к решению всего комплекса проблем» имеющих непосредственное отношение к данному типу микрофона, в их взаимосвязи и взаимозависимости. Последнее касается не

?

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, утверждённой Министерством Промышленности Средств Связи на XI.пятилетку, В этой программе, по которой работает ВНИЙРПА им,А*С«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, необ-

. .. . %

ходимость сокращения их сроков, увеличение их количества, дефицит
времени эксплуатации-измерительного оборудования (заглушённых-ка
мер) свидетельствует об актуальности и своевременности данной рабо
ты. :...........

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 конструкт 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, k глав, заключения и 4 прило
жений. -
.

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 (ЗМ) подсистем и

неудовлетворительное их соответствие экспериментальным данным, формулируются, конкретные задачи исследований в каждом 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 использованием 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 акусти-комеханических параметров между собой, а также связывающие эти параметры с конструктивными размерами элементов капсюля# осуществляю-» щих их реализацию. Эти соотношения позволяют рассчитать конструкцию

капсюля ДКМ, оптимальную в пределах требований технического зада
ния.

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-*20*

Подобные работы
Пластинкин, Алексей Вениаминович
Совершенствование технологической подготовки механообрабатывающих производств на основе создания методики и автоматизированной подсистемы формирования схем обработки поверхностей деталей типа тел вращения в системе планирования многономенклатурных технологических процессов
Краснов Андрей Анатольевич
Методика создания компьютерной базы знаний для проектирования технологической оснастки на основе стандартов предприятия
Пашков Павел Игоревич
Разработка методики статистического управления технологическими процессами на основе исследования взаимодействия показателей качества
Ивин Юрий Эдуардович
Разработка и исследование методики повышения живучести мультисервисных сетей, построенных на основе технологии АТМ
Равочкин Артем Сергеевич
Совершенствование методики проектирования литниковых систем для отливок "лопатка ГТД" на основе исследования процесса заполнения
Лузин Игорь Павлович
Разработка методики теплового расчета вертикальных контейнеров для транспортирования отработавшего ядерного топлива на основе исследования вязкостно-гравитационного течения газового теплоносителя
Дадон Алексей Сергеевич
Исследование помехоустойчивости и разработка методики проектирования измерительных устройств микро- и нановольтового диапазонов на основе ключевых модуляторов
Егерева Ирина Александровна
Повышение эффективности функционирования предприятия на основе методики мотивационного управления
Долгополова Елена Юрьевна
Формирование механизма управления социально-экономической системой на основе совершенствования методики оценки инновационных проектов
Синявская Ирина Анатольевна
Совершенствование процесса управления вузом на основе разработки и адаптации методики оценки качества деятельности

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net