на обкладках конденсатора при номінальному режимі роботи, u=10-3 В;
р - звуковий тиск, необхідний для виникнення номінальної напруги, р=0,2 Па;
?- Резонансна частота, при якій виникає максимальна вихідна напруга,?=150 Гц;
? 0 - коефіцієнт, залежить від діаграми спрямованості мікрофона,? 0=149,86 Гц.
Ємність конденсатора С2 - ємність з'єднання провідників з обкладками мембрани, визначається:
(45)
де k - коефіцієнт, що залежить від типу з'єднувальних провідників, k=26,7.
Підставляючи обчислені числові значення в (42), знайдемо передавальну функцію мікрофона:
(46)
3. Розрахунок датчика зворотного зв'язку
Розглянемо конструктивну схему конденсаторного мікрофону.
Малюнок 7 - Конструктивна схема мікрофона на основі конденсатора
Вимірюється тиск впливає на гнучку і тонку (товщиною 10ч20 мкм) мембрану 3, що грає роль рухомий обкладки в датчику зміщення ємнісного типу. Інша обкладка, 2 фіксована і має отвори для демпфірування 4, при русі діафрагми повітря протікає через ці отвори. Це демпфірування використовується для контролю резонансної амплітуди діафрагми і дозволяє скорегувати високочастотну частину характеристики перетворення відповідно з об'єктом вимірів (тиск, вільне поле, дифузне поле або падіння під випадковими кутами). Капілярний канал 1 дозволяє зрівняти середній тиск по обидві сторони мембрани. Він визначає низькочастотний відгук і забезпечує захист по відношенню до коливань атмосферного тиску. Нерухома обкладка відокремлена від рухомої мембрани ізолятором 5.
Визначимо співвідношення, що встановлюють зв'язок електричних і механічних параметрів в конденсаторному мікрофоні, а також розрахуємо товщину мембрани мікрофону МСЕ - 4М.
Заряд плоского конденсатора Q, на який подається різниця потенціалів u 0 , визначається виразом:
(47)
де
? 0 - електрична постійна,? 0=8,85 · 10-12;
А - робота, що здійснюються при переміщенні мембрани, Дж;
x 0 - відстань між обкладинками в стані спокою, м.
відновлює силу мембрани можна розрахувати, виходячи з її потенційної енергії W, є сумою електростатичної і пружною енергій.
(48)
де x (t) - положення мембрани в момент часу t;
(49)
де C D - акустична ємність мембрани, Ф.
Тоді
(50)
де f 2 (t) - відновлює пружна сила, протидіюча силі тиску f 1 .
(51)
де Sм - площа поверхні мембрани, м2.
Оскільки поверхню мембрани має круглу форму, то її площа визначається:
(52)
де R - радіус мембрани, м.
Розглянемо тепер мікрофон без урахування пропускання повітря через капіляр. Для розрахунків врахуємо, що мікрофон працює в номінальному режимі. Тоді, згідно з пунктом 2.5:
А =5,85 · 10-4 Дж;
;
Пружна сила f 2 (t) залежить від властивостей матеріалу, з яког...
