Теория и методы проектирования современных направленных и комбинированных микрофонов

• Автор: Вахитов, Шакир Яшэрович
• Шифр специальности: 05.11.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 490 с. : ил

Список основных сокращений:

ЧХЧ - частотная характеристика чувствительности;

ХН - характеристика направленности;

ЧПХЧ- частотно-пространственная характеристика чувствительности;

ЭЭС - эквивалентная электрическая схема;

КМ - конденсаторные микрофоны;

ОКМ - однонаправленный (одномембранный);

ДКМ - двухмембранный (акустически комбинированный);

НКМ - ненаправленный;

ОДМ - однонаправленный динамический (катушечный) микрофон; НЭ - неподвижный электрод;.

МЦ - магнитная цепь;

ПС - подвижная система;
ФСЦ - фазо-сдвигающая цепочка;
СЗУ - система звукоусиления;
СЧ, НЧ, ВЧ - средние, низкие, высокие частоты;
АОС - акустическая обратная связь;
НИ, ГИ - нелинейные, гармонические искажения;
ТЗ - техническое задание;
ТСС - журнал «Техника Средств Связи»;
ТРПА - Техника радиовещательного приема и акустики;
ВНТК - Всесоюзная (Всероссийская) научно-техническая конференция;
JAES - Journal of Audio Engineering Society.
JASA - Journal Acoustical Society of America;
ВРЭ - журнал «Вопрсы Радиоэлектроники»;
TKT - журнал «Техника Кино и Телевидения»;
НТС - научно-технический сборник;
Содержание
Введение
Глава 1. Системное представление микрофона и математическая модель его приемного звена
1.1. Системно-структурное представление микрофона. Постановка задачи
1.2. Аналитический обзор работ, посвященных определению антенных параметров микрофонов
1.2.1. Уточнение понятия звуковой приемной антенны и ее роли
1.2.2. Анализ работ по дифракции звука на телах сходных с капсюлем микрофона
1.2.3. Анализ классических представлений о геометрической разности хода звуковой волны и характеристике направленности
1.3. Дифракция звука
1.3.1. Определение коэффициента дифракции для фронтального торца полубесконечного цилиндра
1.3.2. Дифракция при наклонном падении звуковой волны
1.4. Эквивалентная геометрическая разность хода звуковой волны и ее роль в формировании пространственных характеристик для различных типов микрофонов
1.4.1. Геометрическая разность хода и ее угловая зависимость при симметрии акустических входов. Учет теневой дифракции при 0 = 180°
1.4.2. Определение геометрической разности хода и ее угловой зависимости при различных вариантах несимметричного второго акустического входа
1.5. Выводы
Глава 2. Частотно-пространственные характеристики чувствительности. Теория акустико-механических подсистем микрофонов
2.1. Одномембранные микрофоны односторонней направленности с фазосдвигающими гс цепочками
2.1.1. Современное состояние теории однонаправленных микрофонов
2.1.2. Разработка аналитической модели частотнопространственной характеристики чувствительности в условиях плоской волны
2.1.3. Частотно-пространственная характеристика чувтсвительности направленных микрофонов в сферической волне
2.1.4. Частотно-пространственная характеристика направленных микрофонов в области высоких частот
2.1.5. Общий алгоритм расчета и оптимизации параметров и структуры однонаправленных микрофонов
2.2. Двухмембранные (акустически комбинированные) конденсаторные микрофоны
2.2.1. Анализ симметричных эквивалентных схем лестничного типа
2.2.2. Частотно-пространственная характеристика чувствительности двухмембранного конденсаторного микрофона
2.2.3. Особенности расчета некоторых акустикомеханических элементов двухмембранных микрофонов с совмещенным стоком
2.3. Одномембранные комбинированные конденсаторные микрофоны без фазосдвигающих цепочек

В работе [20], опубликованной в 1959 году, описан сравнительно простой метод экспериментального определения и расчета коэффициента дифракции при нормальном падении звука для конденсаторных микрофонов цилиндрической формы с одним акустическим входом (ненаправленных). Графики зависимости коэффициента дифракции в дБ от ка- 2т/Х, рассчитанные для различных отношений т радиусов мембраны и корпуса микрофона, приведены сплошной линией на рис.1.3. Значения коэффициента дифракции цилиндрического микрофона при т < 0,2 соответствуют полученным в работе [26] для центральной точки.
Кривая дифракционной поправки для т = 1 (когда мембрана занимает весь торец цилиндра) совпадает с кривой, полученной для этого же случая Джонсом (рис. 1.4). Тот же результат получен авторами работы [20] значительно более простым способом. Их выводы более универсальны, т.к. позволяют найти дифракционную поправку для нормального падения при условии I»2а, практически для любого соотношения радиуса мембраны и капсюля. Хорошее совпадение расчетных результатов с экспериментальными в работе [20], позволяет сделать вывод о возможности их применения при расчете дифракции на микрофонах указанного типа также и для случая ограниченной длины.
В работе И.Г. Петрицкой [24] решается, по существу, та же задача, что и в работе [20], но в более строгой постановке. Для сравнения с результатами работы [20] данные работы [24] приведены на рис. 1.3 пунктирной линией. При т = 1 кривые, построенные по результатам обеих работ, совпадают; при т < 1 имеют некоторое расхождение, которое максимально при т - 0 (1,5 дБ). В статье [24] обобщаются также результаты работ того же автора, опубликованные ранее [9, 10], в которых решается задача рассеяния плоских звуковых волн при нормальном падении на торец полубесконечного цилиндра, характеризующегося конечным импедансом. Приведены количественные результаты для среднего (по площади