6.7. Электростатические громкоговорители.

Конденсаторные громкоговорители. На рис. 6.17а приведена схематическая конструкция конденсаторного громкоговорителя. На ребристом полуцилиндре 1 с помощью винта 3 натянута тонкая металлическая фольга 2, с внутренней стороны облицованная диэлектриком, или полимерная пленка, покрытия металлом снаружи. Поверхности полуцилиндра и фольга служат электродами конденсатора. Между электродами приложено поляризующее напряжение U_o. Если на эти электроды подать еще переменное напряжение U, то сила притяжения электродов F≈ = (U_o+U)²S/8πd², где S — площадь электродов; d — расстояние между электродами.

.

Рис. 6.17. Конденсаторный громкоговоритель:

а) конструкция; б) схема включения;

1 — массивный электрод; 2 — гибкий электрод с изоляцией; 3 — натягивающий винт

Конденсаторный громкоговоритель используют, как правило, в качестве высокочастотного элемента акустических систем. Например, при внешних размерах 15ҳ10 см и длине волны не более 8 см. (т. е. частоте 4250 Гц) такой громкоговоритель будет иметь сопротивление излучения, близкое к сопротивлению плоской волны, т. е. коэффициент излучения К_изл (6.11) не будет зависеть от частоты, а акустическая чувствительность (6.12) из-за увеличения коэффициента концентрации будет медленно расти с увеличением частоты. Для получения частотнонезависимой чувствительности такого громкоговорителя [см. (6.8)] необходимо, чтобы его механическое сопротивление медленно росло с увеличением частоты. Если выбрать частоту резонанса механической системы на нижней границе передаваемого диапазона частот, то выше ее механическое сопротивление (4.1) будет расти пропорционально частоте. Для частичной компенсации этого роста последовательно с громкоговорителем включают активное электрическое сопротивление R_б (рис. 6.17б), которое уменьшает падение напряжения на громкоговорителе с увеличением частоты, и, таким образом, его чувствительность становится не зависящей от частоты.

Градиент поляризующего напряжения U₀/d ограничен электрической прочностью пленки, поэтому чувствительность громкоговорителя зависит только от размеров излучателя. Имеются громкоговорители конденсаторного типа и на широкий диапазон частот, но производство их очень дорого.

Электретные громкоговорители отличаются от конденсаторных только применением в них электретной пленки, заранее наэлектризованной. В остальном конструкция их, поведение и применение те же самые, что и для конденсаторных громкоговорителей.

Пьезогромкоговорители. Действие таких громкоговорителей основано на пьезоэффекте. Если к пластинке из пьезокристалла приложить напряжение, то она будет деформироваться. При переменном напряжении пластинка будет испытывать переменную деформацию. При соответствующем срезе можно заставить пластинку изгибаться. Если при этом ее край связать с диффузором, то получится громкоговоритель непосредственного излучения. Коэффициент электромеханической связи для такого преобразователя получается таким же, как и в случае конденсаторного громкоговорителя, если коэффициент К = U/a заменить на поляризационный коэффициент K_h (см. § 5.6). .В остальном он сходен с конденсаторным громкоговорителем. Малая климатическая стойкость сегнетовой соли, низкая чувствительность пьезокерамики, большая неравномерность частотной характеристики, а также высокое входное сопротивление и большие нелинейные искажения помешали внедрению этого типа громкоговорителей в 'систему вещания и связи.