NO124568B - - Google Patents

Description

Elektro-akustisk omformer.

Oppfinnelsen vedrører en elektro-akustisk omformer med et ømfintlig element som, når omformeren benyttes som mottaker, vibrerer i takt med lydbølger i det omgivende medium og omdanner disse til et elektrisk signal og som, når omformeren benyttes som sender, vibrerer i takt med påtrykte elektriske signaler og der-

ved frembringer lydbølger i mediet, med en stiv holder som er anbrakt koaksialt i forhold til det «mfintlige element, samt med to ringformete elastiske elementer som holder motstående ender av det ømfintlige element på plass i forhold til holderen.

Ved kjente omformere av ovennevnte art dreier det seg for eksempel om lydtrykkmottakere for lydsignaler i luft eller vann.

Ved slike omformere kan det ved manglende frakobling av materiallyd trenge materiallyd fra den stive holder til eller inn i om-

formeren og i denne fremkalle et lydtrykk som ikke er til stede

i det egentlige luft- eller vannlydfelt.

Ved elektro-akustiske omformere med vanlig byggemåte er omformerelementet, henholdsvis lydtrykk- eller lydbølgeopptakeren forbundet med den stive holder ved hjelp av en elastisk opplag-ring. Disse elastiske opplagringer er ofte utillatelige for den elektro-akustiske omformers funksjon og bevirker"vanligvis bare-en delvis demping av materiallyden på overføringsvéréii fra den stive holder til omformerelementet. Elektro-akustiske omformere av vanlig byggemåte har minst en symmetriakse og er ofte rota-sjons symmetrisk oppbygget. Materiallyd-ømfintligheten til den elektro-akustiske omformer er på grunn" av byggemåten særlig ut-preget i en symmetriakses retning. Har på den annen side materiallyden også en fortrinhsretning 'i-den konstruksjon som bærer den elektro-akustiske omformer, så er på en plateformet bærer vib-rasjonsutslaget vinkelrett på platens plan oftest det største. Av disse grunner er forholdsregler for demping av materiallyd hoved-sakelig nødvendig bare for en retning.

En ytterligere demping av materiallyden blir vanligvis opp-nådd ved at det mellom den stive holder og det materiallydførende medium blir innsatt et ytterligere elastisk organ. Skal man på denne måte oppnå en tilfredsstillende demping av materiallyden ned til meget lave frekvenser må dette elastiske tilleggsorgan være meget mykt. Herved får det system som dannes av omformer og det elastiske tilleggsorgan en lav mekanisk stabilitet og dessuten vil den elektro-akustiske omformers innbygningssted ikke være nøyaktig definert, noe som er en ulempe ved bestemte oppstillinger av akustiske -gruppe anprdninge. r. ■ Uten unntakelse...finnes det ved disse omformere en nedre grensefrekvens, hvorved kombinasjonen av elektro-akustisk omformer og.ytterligere, elastisk organ kommer i resonans og hvor materiallyd på.grunn av resonansforsterkning når frem til omf ormerelementet med særlig .sterk .amplityde.

Oppfinnelsen har til .hensikt å frembringe en omformer som i stor utstrekning er uømfintlig for materiallyd og som unngår de forannevnte ulemper. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en elektro-akustisk omformer av den art som er beskrevet innlednings-vis hvor det ømfintlige.element foreligger i form av en hul sylinder og omgir en tapp som utgjør holderen, idet de to ringformete elastiske elementer har lik fjærstivhet eller ved at holderen er en hulsylinder som omgir det ømfintlige element, idet denne hulsylinder bærer endemasser som er holdt på.plass i forhold til holderen med de elastiske elementer., idet de anvendte elementer i dette tilfelle er slik dimensjonerte at formelen

tilfredsstilles, hvor M er massen til det ømfintlige element,

M.j er massen til den ene endemasse, er fjærstivheten til det tilknyttete elastiske -element, Mg er massen til den andre endemasse og Fg e.r f jærstivheten til det" tilknyttete elastiske ele-

, ment.

Oppfinnelsen og dens fordeler vil bli beskrevet nærmere

under henvisning til tegningen:

Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en materiallyd-fra-koblet omformer ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser koblingsskjemaet for den tilsvarende" mekaniske ekvivalent. Fig. 3 viser koblingsskjemaet for den tilsvarende-elektriske ekvivalent. Fig. 4 vi-ser en ytterligere ut føre 1 se sf-orm "av en omformer

ifølge oppfinnelsen i lengdesnitt.

Fig. 5". viser koblingsskjemaet for den tilsvarende' elektriske ekvivalent.

Fig. 6 viser et snitt ^etter linjen VI-VI i fig.' 1.

Fig. 7 vi'ser et snitt etter linjen VII-VII i fig. 4.

Fig. T viser i lengdesnitt oppbygningen av en elektroakus-tis-k, rotas jons symmetrisk oppbygget omformer. Den -elektro-akustiske omformer er med sitt hus. 1, som samtidig tjener som stiv-holder, stivt festet til en materiallydførende vegg 2. I huset er det festet et organ som he står & v en frontmasse. 3, et lydtrykk-eller lydbølgeømfintlig omformerelement 4 og en baksidemasse 5, med ringfjærer 6 og 7- Veggen 2 vibrerer i den retning som er angitt med dobbelpil. Frontmassen 3 er koblet sammen med luft-eller vannlydfeltet utenfor den elektro-akustiske omformer.

I fig. 2 er dei; mekani-ske koblingsskjerna for dette system

skjematisk gjengitt. Her angir:

M.j massen til den stive frontmasse 3

Mg massen til den stive baksidemasse 5

M massen til omformerelementet 4

F fjærstivheten til omformerelementet 4

F.| f jærstivheten til ringfjæren 6

Fg fjærstivheten til ringfjæren 7

Massene til ringfjærene 6 og 7 er vanligvis neglisjerbare i forhold til massene 3 og 5-

Ut av fig. 2 får man ved elektromekanisk analogi (spen-ningen representerer kraften og strømmen bølgene) ekvivalent-skjemaet fig. 3, hvor de mekaniske betegnelser fra fig. 2 er bi-beholdt for de elektriske koblingselementer.

Av fig. 3 fremgår at det dreier seg om en brokobling som er utbalansert, det vil si, hvor F er strøm- og spenningsløs når betingelsen (i)

er oppfylt. Dette betyr for det mekaniske tilfelle at den resulterende forlengelse på omf ormerelementet .4 forsvinner.

En materiallyd som overføres på. huset 1 kan ikke innvirke på omformerelementet.

Det angitte koblingsskjema gjelder for et frekvensområde, hvori enkeltelementene forblir konsentrerte koblingselementer.

Denne dimensjonering muliggjør frembringelsen av materiallyd-uømfintlige omformere ved en frekvensuavhengig materiallyd-frakobling i det angitte frekvensområde og tillater samtidig en stiv fastgjøring av den elektroakustiske omformer på materiallyd-førende bærerkonstruksjoner uten mellomkobling av et elastisk organ med de dermed forbundne ulemper.

I fig. 4 er et ytterligere eksempel på en elektro-akustisk omformer anskueliggjort, som er. oppbygget rotasjonssymmetrisk og symmetrisk i forhold til. materiallydkreftenes innføring.

Den stive, holder består av en bolt 8 som er festet til den materiallydførende vegg 2 og av to flenser 9 og 10 som er stivt forbundet med bolten. Bolten 8.blir beveget aksialt av materiallyd (dobbelpil). Over to ringfjærer 11 og 12 er et hulsylinder-formet omformerelement 13 forbundet elastisk med flensene 9 og 10. Et plastovertrekk 14 beskytter den elektro-akustiske omformer. Ringfjærene 11 og 12 har samme fjærstivhet F1 = Fg. Flensene 9 og 10 har de samme dimensjoner og de samme mekaniske egenskaper. De må ikke nødvendigvis være stive. I dette tilfelle bidrar deres forutsetningsvis like fjærstivhet i samme grad til effektiv avfjæring av ringfjærene'. Materialet i plastovertrekket 14 er slik valgt at dets mekaniske egenskaper kan oversees i

ekvivalentens koblingsskjema.

I fig. 5 er koblingsskjemaet for en elektrisk ekvivalent til denne elektro-akustiske omformer gjengitt, idet M igjen angir omformerelementets masse og Fdets fjærstivhet.. Brokoblingen er utbalansert og F dermed strøm- og spenningsløs, når F^ = Fg. Da dette.er forutsatt, oppfyller denne kobling også betingelsen (I) (med M1 = Mg = 0).

Dette betyr i.det mekaniske tilfelle at den resulterende utvidelse på. omf ormerelementet 13. forsvinner ved .materiallydinn-virkning, det vil si at den materiallyd som overføres fra veggen 2 til bolten 8 ikke kan virke på omformerelementet 13.

Foran er bare mottakingsforholdene tii en eiektro-aku-stisk omformer -beskrevet. Etter resiprositetsprinsippet gjelder ana-loge betingelser for sendeforhold. Ved sending blir det på om-forme relemente t forårsaket en utvidelse, som.ved oppfyllelse av betingelsen -"(I v) i en stiv holder henholdsvis.'i huset frembringer krefter som opphever hverandre, slik at- huset -forblir i -ro og ikke utøver noen -krefter på" den" bærende konstruksjon. En ly-dsen-der som er oppbygget på denne måte, for eksempel ifølge fig. 1, overfører ingen materiallyd til veggen 2. -.

Den omvendbare fysikalske virkning av den omformer som er gjengitt i fig. 1 og fig. 4 i lengdesnitt som sender og" mottaker er anskueliggjort med en omkobler 15, hvormed omformeren enten kan kobles over en sendeforsterker 16 til en generator 17 for ut-sending eller over- en "mottakerf orsterker 1.8 til en høreanordning 19 for .mottaking av lydbølger i- vann.

Claims (1)

1. Elektro-akustisk omformer med et ømfintlig element som, når omformeren benyttes som mottaker, vibrerer i takt med lyd-bølger i det omgivende medium og omdanner disse til ét elektrisk signal og som, når omformeren benyttes som. sender, vibrerer i takt med påtrykte elektriske signaler og derved frembringer lyd-bølger i mediet, med en stiv holder som er anbrakt koaksialt i forhold til det ømfintlige element, samt med to ringforme te elastiske elementer som holder motstående ender av det ømfintlige element på plass i forhold til holderen, karakterisert ved at det ømfintlige element foreligger i form av en hul sylinder og omgir en,tapp som utgjør holderen, idet de

   to ringformete elastiske elementer har lik fjærstivhet eller ved at holderen er en hulsylinder som omgir det ømfintlige element, idet denne hulsylinder "bærer endemasser som er holdt på plass i forhold til holderen med de elastiske elementer, idet de anvendte elementer i dette tilfelle er slik dimensjonert at formelen

   tilfredsstilles, hvor M er massen til det ømfintlige element, er massen til den ene endemasse, er fjærstivheten til det tilknyttete elastiske element, Mg er massen til den- andre endemasse og Pg er fjærstivheten til det tilknyttete elastiske element.