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 Мтрению r. 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 уV/p и
внутр. сопротивлением Zл. 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 W- активная акустич. мощность в нагрузке, Wактивная
электоич. потребляемая мощность, W=
Zv2 (v- колебат. скорость точки
центра приведения на излучающей поверхнссти, ZH - сопротивление акустич.
нагрузки, равное сопротивлению излучения Z, при контакте
Э. п. со сплошной средой). Перечисленные параметры зависят от частоты.
Величины р и кпд 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.