ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, устройства, преобразующие электрич. энергию в акустическую (энергию упругих колебаний среды) 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 ультразвуковой технике, гидролокации 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 принципу взаимности. В большинстве Э. п. имеет место двойное преобразование энергии(рис.): электромеханическое, в результате к-рого часть подводимой к преобразователю электрич. энергии переходит в энергию колебаний нек-рой механич. системы, и механоакустическое, при к-ром за счёт колебаний механич. системы в среде создаётся звуковое поле.

Существуют Э. п., не имеющие механич. колебат. системы и создающие колебания непосредственно в среде, напр, электроискровой излучатель, возбуждающий интенсивные звуковые колебания в результате электрич. 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 звукового давления, напр, угольный микрофон или полупроводниковые приёмники, в к-рых используется т. н. тензорезистивный эффект - зависимость сопротивления полупроводников от механич. напряжений. Когда Э. п. служит излучателем, на его входе задаются электрич. напряжение U и ток i, определяющие его колебат. скорость v и звуковое давление р в его поле; на входе Э. п.- приёмника действует давление р или колебат. скорость V, обусловливающие напряжение V и ток / на его выходе (на электрич. стороне). Теоретич. расчёт Э. п. предусматривает установление связи между его входными и выходными параметрами.

Колебат. механич. системами Э. п. могут быть стержни, пластинки, оболочки различной формы (полые цилиндры, сферы, совершающие различного 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 кинетической, потенциальной 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 М_экв, упругость 1/Сэк" и сопротивление трению r_м. 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 магнитного поля (и обратно), соответственно чему обратимые Э. п. могут быть разбиты на след, группы: электродинамические преобразователи, действие к-рых основано на электродинамич. эффекте (излучатели) и электромагнитной индукции (приёмники), напр, громкоговорители, микрофон; электростатические, действие к-рых основано на изменении силы притяжения обкладок при изменении напряжения и на изменении заряда или напряжения при относит, перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны); пьезоэлектрич. преобразователи, основанные на прямом и обратном пьезоэффекте (см. Пьезоэлектричество); электромагнитные преобразователи, основанные на колебаниях ферромагнитного якоря в переменном магнитном поле и изменении магнитного потока при движении якоря; магнитострикци-онные преобразователи, использующие прямой и обратный эффект магнито-стрикции.

Свойства Э. п.- приёмника характеризуются его чувствительностью в режиме холостого хода у_xx = V/p и внутр. сопротивлением Z_эл. По виду частотной зависимости V/p различают широкополосные и резонансные приёмники. Работу Э. п.- излучателя характеризуют: чувствительность, равная отношению р на определённом расстоянии от него на оси характеристики направленности к U или i; внутр. сопротивление, представляющее собой нагрузку для источника электрич. энергии; акустоэлектрич. кпд _{а/ эл}= W_aк/W_эл, где W_aK - активная акустич. мощность в нагрузке, W_эл - активная электоич. потребляемая мощность, W_aK = Z_н v₀² (v_о - колебат. скорость точки центра приведения на излучающей поверхнссти, ZH - сопротивление акустич. нагрузки, равное сопротивлению излучения Z_s, при контакте Э. п. со сплошной средой). Перечисленные параметры зависят от частоты. Величины р и кпд _а/элдостигают 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.

Лит.: Фурдуев В. В., Электроакусти" ка, М.- Л., 1948; X а р к ё в и ч А. А., Тео" рия преобразователей, М.- Л,, 1948; М а т а у ш е к И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Ультразвуковые преобразователи, под ред. Е. Кикучи, пер. с англ., М., 1972. Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.