¿Cuál es el principio de funcionamiento de la correa de los auriculares? Gracias.
1. Transductor electroacústico de hierro móvil
El transductor electroacústico de hierro móvil también se denomina transductor electroacústico electromagnético. Fue producido con la invención del teléfono y se utiliza principalmente como receptor para comunicaciones telefónicas.
El transductor electroacústico de hierro móvil está compuesto principalmente por una bobina fijada en el circuito magnético y un componente ferromagnético vibratorio. Cuando la corriente alterna pasa a través de la bobina, se genera un campo magnético alterno, que cambia la fuerza sobre el diafragma de hierro o armadura en el circuito magnético, produciendo vibración y sonido.
El primer transductor electroacústico de hierro móvil práctico fue diseñado por los inventores del teléfono A.G. Bell y T. Watson en 1876. En 1930, el estadounidense WC Jones y el británico J.S.P. Roberton y otros desarrollaron un receptor mejorado y equilibrado. Al estudiar completamente los principios del magnetismo y utilizar los últimos materiales magnéticos, actualizaron completamente el sistema de transmisión. El rendimiento mejoró enormemente y la respuesta de frecuencia alcanzó 200 Hz-3500 Hz, reemplazando así el diseño de Bell.
Por cierto, ya en 1860, el joven físico alemán Reiss inventó un dispositivo maravilloso. Cortó un barril de cerveza de madera en forma de oreja, cubrió el puerto con una capa de membrana de intestino de cerdo y añadió imanes y cables para crear un micrófono que podía convertir el sonido en fluctuaciones de la corriente eléctrica. El receptor es una aguja de acero con una bobina unida al violín. Se dice que el dispositivo puede transmitir frases sencillas. Llamó a este dispositivo teléfono. Otra cosa es que apenas 3 horas después de que Bell y Watson inventaran el receptor de hierro móvil, Eliza Gray también presentó una solicitud de patente similar. Pero fue la diferencia de estas tres horas que la gente solo recordaba a Bell y Watson, pero Gray fue olvidado para siempre.
En 1950, el transductor electroacústico de armadura de anillo abandonó el diafragma de disco plano ferromagnético y comenzó a utilizar una armadura de anillo y un radiador de cono no ferromagnético adherido a él para reducir la masa inferior, lo que aumenta la salida de sonido. presión en 5 dB y amplía el rango de frecuencia en aproximadamente 500 Hz. Este exitoso diseño lleva al extremo el rendimiento del transductor electroacústico de hierro móvil.
Los auriculares de hierro móvil de alta impedancia fueron la primera herramienta utilizada para escuchar la radio. Es extremadamente sensible y puede funcionar con decenas de microvatios de potencia. Los receptores de cristal de la década de 1950 utilizaban impedancias de 2000 ohmios y 4000 ohmios, con una respuesta de frecuencia de 200 Hz a 3200 Hz. Más tarde, para conectar radios de transistores y válvulas de alta potencia, se produjeron tapones para los oídos de hierro móvil de impedancia media de 300 ohmios a 800 ohmios y tapones para los oídos de hierro móvil de impedancia baja de 8 ohmios a 16 ohmios.
La respuesta de frecuencia de los auriculares de hierro móviles es muy estrecha y los mejores productos solo pueden alcanzar una respuesta de frecuencia de 150 Hz-4000 Hz, porque su impedancia es inductiva y el diafragma o armadura de hierro también está muy fijo. Con el desarrollo de la tecnología electroacústica, desapareció gradualmente. Los auriculares de hierro en movimiento se han utilizado ampliamente en las primeras comunicaciones, transmisiones de radio e incluso en tecnología de medición. Los métodos básicos de análisis y ecuaciones de movimiento utilizados en su diseño, así como principios como la analogía electromecánica, la ecualización de frecuencia y la amortiguación del sistema mecánico, jugaron un papel muy importante en el futuro desarrollo de los auriculares de alto rendimiento. .
2. Transductor electroacústico de bobina móvil
El transductor electroacústico dinámico, también llamado transductor electroacústico, utiliza conductores eléctricos para operar en un campo magnético constante. Fabricado en base al principio de desplazamiento. La Figura 3 es un diagrama esquemático de un transductor electroacústico de bobina móvil.
El transductor electroacústico de bobina móvil es diferente del transductor electroacústico de hierro móvil. La parte vibratoria del transductor electroacústico de bobina móvil es una parte no ferromagnética y consta de cables aislados enrollados alrededor del marco. llamada bobina móvil) es accionada, y la parte vibratoria de la primera es la parte vibratoria (diafragma o armadura ferromagnética) en el circuito magnético, que es la parte ferromagnética. De aquí proceden los nombres "hierro móvil" y "bobina móvil".
Los cambios estructurales del transductor electroacústico de bobina móvil han provocado cambios cualitativos en el rendimiento. En primer lugar, su diafragma puede estar hecho de una película de polímero que es liviana, resistente y rígida, lo que puede hacer que la recuperación axial del sistema de vibración sea muy suave y aumentar en gran medida su oscilación sin generar una distorsión mecánica o magnética excesiva. En segundo lugar, sus características de impedancia son básicamente "resistivas", lo que facilita la reproducción sin distorsión de los extremos de alta y baja frecuencia de la señal de audio.
Además, el transductor electroacústico de bobina móvil puede soportar una mayor potencia de conducción, el espacio magnético se puede agrandar, los requisitos de tolerancia son más bajos, la estructura general es simple y confiable y es fácil de producir en masa. . Todas estas ventajas lo convierten en la primera opción y la variedad más utilizada en la fabricación de auriculares.
En 1937, la empresa alemana Beyerdynamic lanzó el primer par de auriculares estéreo dinámicos del mundo, los legendarios auriculares de monitorización de estudio DT48. Tan pronto como apareció el DT48, fue muy utilizado por emisoras de radio y estudios de grabación en Europa debido a su excelente calidad.
En las próximas décadas, la investigación y mejora de los transductores electroacústicos de bobina móvil se centrará principalmente en tres aspectos: materiales y estructuras de circuitos magnéticos, materiales y estructuras de diafragmas y diseño acústico analógico electromecánico. Posteriormente, la tecnología de detección de los auriculares también se desarrolló enormemente y se formó un "estándar de prueba".
3. Transductor electroacústico isomagnético
El transductor electroacústico isomagnético y el transductor electroacústico de bobina dinámica tienen el mismo principio, pero estructuras diferentes. El transductor electroacústico equipotencial adopta un modo de vibración plana. Múltiples conjuntos de cables de bobina móvil están envueltos en el diafragma plano y tienen un circuito magnético correspondiente uno a uno. Debido a que el diafragma es delgado y liviano y puede accionarse completamente, tiene un amplio rango de frecuencia, buenas características transitorias y de alta frecuencia y baja distorsión, pero su sensibilidad es menor que la de los transductores electroacústicos dinámicos ordinarios.
Se han producido en el país y en el extranjero auriculares que utilizan transductores electroacústicos isomagnéticos. Aunque tienen algunas ventajas, son cosa del pasado debido a sus complejos circuitos magnéticos, su tamaño ligeramente mayor y su baja sensibilidad.
4. Transductor electroacústico piezoeléctrico
El transductor electroacústico piezoeléctrico es un transductor fabricado utilizando el efecto piezoeléctrico de algunos cristales naturales. El llamado efecto piezoeléctrico significa que cuando un cristal piezoeléctrico se deforma, aparece una fuerza electromotriz entre dos superficies especiales opuestas. Debido a que el efecto piezoeléctrico es reversible, la oblea vibra cuando se le aplica un voltaje de CA. Al primero lo llamamos "efecto piezoeléctrico positivo" y al segundo "efecto de voltaje inverso". Los materiales cristalinos naturales más utilizados son el tartrato de potasio y sodio (sal de Rochelle), el dihidrógenofosfato de amonio (ADP) y el sulfuro de litio. Las propiedades piezoeléctricas de los materiales también se pueden producir artificialmente aplicando un campo electrostático a materiales policristalinos ferroeléctricos, como el titanato de bario y el titanato de circonato de plomo.
La impedancia de los transductores electroacústicos piezoeléctricos generalmente está entre 9000 ohmios y 3,5 kiloohmios, y la potencia máxima que puede soportar es de aproximadamente 0,1 W. Para mejorar la sensibilidad y un mejor acoplamiento con el medio impulsor, algunos productos. Adopta una estructura de chip multicapa.
Los transductores electroacústicos piezoeléctricos tienen las ventajas de un rendimiento estable, resistencia a altas temperaturas y humedad, buen rendimiento contra sobretensiones y una estructura simple. La investigación sobre nuevos materiales piezoeléctricos (como las películas de fluoruro de polivinilideno) también ha mejorado considerablemente su linealidad y distorsión. Sin embargo, debido a la alta impedancia, su aplicación en auriculares no se ha generalizado.
5. Transductor electroacústico electrostático
El transductor electroacústico electrostático también se llama transductor electroacústico capacitivo. Utiliza la fuerza repulsiva del campo electrostático para empujar el diafragma y producir sonido.
Las placas delantera y trasera de la imagen generalmente utilizan láminas de metal delgadas, que tienen buena rigidez y evitan * * * vibraciones. Para transmitir el sonido, se perforan uniformemente agujeros redondos en el tablero. El área de los agujeros redondos generalmente representa aproximadamente el 30% del área total del tablero. El diafragma está hecho de una película de polímero y uno o ambos lados de la película están recubiertos con una capa conductora de aluminio, plata, oro o materiales semiconductores mediante un proceso de recubrimiento al vacío. El espesor del diafragma varía de 65438±0,35 micrones a 65438±0,00 micrones. La distancia entre el diafragma y las placas delantera y trasera está entre 0,2 mm y 0,75 mm. Cuando está en funcionamiento, se aplica un voltaje de polarización de 100 V a 580 V al diafragma para que lleve cargas positivas o negativas. Cuando el voltaje de la señal de audio actúa sobre las placas delantera y trasera, el campo eléctrico de la placa y el campo eléctrico del diafragma actuarán, haciendo que el diafragma vibre y produzca sonido.
La ventaja de los transductores electroacústicos electrostáticos es que el diafragma puede hacerse grande y liviano, y puede excitar toda la superficie. Al mismo tiempo, la resistencia a la radiación de la carga de aire cumple hasta cierto punto con la amortiguación de vibraciones requerida, lo que hace que sus características transitorias sean excelentes.
Los transductores electroacústicos electrostáticos tienen dos estructuras: unipolar (accionamiento unidireccional) y bipolar (accionamiento bidireccional). Este último requiere un amplificador push-pull para funcionar. Debido a que la fuerza electrostática es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (ley de Coulomb), el movimiento del diafragma de la primera no es lineal. La estructura de placa bipolar supera este inconveniente. Esto se debe a que este último aplica un voltaje impulsor con una diferencia de fase de 180 grados entre las placas delantera y trasera, de modo que cuando el empuje del diafragma y la placa en un extremo disminuye, la fuerza gravitacional en el otro extremo aumenta y la El borde del diafragma y la placa en el otro extremo interactúan entre sí. Otra razón de la deformación no lineal del diafragma es la distribución desigual de la carga en la superficie del diafragma. Aunque el voltaje a través del diafragma se aplica a través de una resistencia grande, a medida que el diafragma se dobla y desvía, la carga se redistribuye una y otra vez.
Cuando la constante de tiempo formada por la resistencia R en serie entre el voltaje de polarización y el diafragma y la capacitancia Co del transductor electroacústico electrostático es mucho mayor que el período de vibración de frecuencia fundamental del diafragma, se producirá una distribución desigual de la carga en la superficie del diafragma. resultado mejorar.
Teóricamente, si se utiliza un transductor electroacústico electrostático bien diseñado y fabricado en los auriculares, la distorsión aún se puede controlar muy baja, pero es difícil. En la actualidad, no son muchos los fabricantes que dominan en profundidad esta tecnología, lo que es una de las razones por las que la salida de los auriculares electrostáticos no es grande. Debido a que los altavoces electrostáticos de gran diafragma son mucho más serios como se mencionó anteriormente, su calidad de reproducción de sonido es mucho menos superior que la de los auriculares electrostáticos.
El diafragma del transductor electroacústico electrostático se aflojará gradualmente durante el uso, reduciendo la sensibilidad. Durante el proceso de montaje se aplica una cierta cantidad de pretensado (fuerza de expansión). Las características de impedancia de los transductores electroacústicos electrostáticos son capacitivas.
6. Transductor electroacústico electret
El transductor electroacústico electret es un transductor electroacústico electrostático especial. La tecnología moderna, mediante descarga en corona o bombardeo de electrones a alta temperatura y alta presión, puede hacer que ciertos dieléctricos (materiales de electretos) retengan cargas después de eliminar el campo eléctrico externo. Por el contrario, el ejemplo familiar es que algunos materiales ferromagnéticos (materiales de imanes permanentes) pueden mantener su magnetismo después de ser magnetizados, lo que llamamos imanes permanentes. Por lo tanto, los electretos a menudo se denominan "imanes permanentes". De hecho, los "imanes permanentes" o los "imanes permanentes" son buenos, pero en términos relativos, también "perderán magnetismo" y "pérdida de potencia" con cambios en el tiempo de uso o las condiciones externas. Es decir, sus actuaciones también tienen "vida". La vida útil de excelentes electrets puede alcanzar más de 15 años.
Los transductores electroacústicos electret, al igual que los transductores electroacústicos electrostáticos, se dividen en placas unipolares y bipolares. La mayoría de las variedades utilizadas en los auriculares son diseños de placas bipolares para obtener un buen rendimiento. Además, existen dos métodos de captura de carga. Una es "captar" la carga directamente en el diafragma, que tiene una estructura simple y de bajo costo.
La desventaja es que este método combina materiales electretos y diafragmas, lo que resulta difícil de cumplir con los requisitos acústicos y solo se utiliza en algunos auriculares o micrófonos comunes. Otro tipo de diafragma se separa del electreto y la carga queda "atrapada" en el electrodo posterior. Sin embargo, este método tiene altos requisitos técnicos, pero el rendimiento puede cumplir con los requisitos del diseño acústico.
Los transductores electroacústicos electret tienen alta sensibilidad, respuesta de frecuencia plana y amplia, buena estabilidad transitoria y no son susceptibles a interferencias de campos electromagnéticos externos, pero tienen una alta resistencia interna. Generalmente se utiliza como unidad de alta frecuencia en auriculares y debe estar equipado con un transformador elevador.
La investigación sobre electretos está en auge y su tecnología clave es la tecnología de electretos. Las propiedades de los electretos provienen de la polarización interna y la inyección externa de electrones. La polarización interna es la redistribución de la carga de equilibrio material bajo la acción de un campo eléctrico externo. La inyección externa de electrones es el resultado de "agregar" portadores en trampas a diferentes profundidades en el dieléctrico. El rendimiento de los electretos depende principalmente de estos últimos, y su tecnología sigue siendo un punto caliente en la investigación.