Электроакустические преобразователи. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Электроакустические преобразователи

Электроакустические преобразователи - устройства, преобразующие эл--магн. энергию в энергию упругих волн в среде и обратно. В зависимости от направления преобразования различают Э.п.: излучатели и приёмники. Э. п. широко используют для излучения и приёма звука в технике связи и звуковоспроизведения, для измерения и приёма упругих колебаний в УЗ-технике, гидроакустике и в акустоэлектронике. Наиб. распространённые Э. п. линейны, т. е. удовлетворяют требованию неискажённой передачи сигнала, и обратимы, т. е. могут работать и как излучатели, и как приёмники, и подчиняются взаимности принципу .В большинстве Э. п. имеет место двойное преобразование энергии: электромеханическое, в результате к-рого часть подводимой к преобразователю электрич. энергии переходит в энергию колебаний нек-рой механич. системы, и механоакустическое, при к-ром колебания механич. системы в среде создают звуковое поле.

Существуют Э. п., не имеющие механич. колебат. системы и создающие колебания непосредственно в среде, напр. электроискровой излучатель, возбуждающий интенсивные звуковые колебания в результате искрового разряда в жидкости, излучатель, действие к-рого основано на электрострикции жидкостей. Эти излучатели необратимы и применяются редко. К особому классу Э. п. относятся приёмники звука (также необратимые), основанные на изменении электрич. сопротивления чувствит. элемента под влиянием звукового давления, напр. угольный микрофон или полупроводниковые приёмники, в к-рых используется тензорезистивный эффект .Когда Э. п. служит излучателем, на его входе задаются электрич. напряжение U и ток i, определяющие его колебат. скорость u и звуковое давление р в создаваемом им поле; на входе Э. п--приёмника действует давление р или колебат. скорость u, обусловливающие напряжение V и ток I на его выходе. Теоретич. расчёт Э. п. устанавливает связь между его входными и выходными параметрами.

Колебат. механич. системами Э. п. могут быть стержни, пластинки, оболочки разл. формы (полые цилиндры, сферы, совершающие разл. вида колебания), механич. системы более сложной конфигурации. Колебат. скорости и деформации, возникающие в системе под воздействием сил, распределённых по её объёму, могут, в свою очередь, иметь достаточно сложное распределение. В ряде случаев, однако, в механич. системе можно указать элементы, колебания к-рых с достаточным приближением характеризуются только кинетич. и потенц. энергиями и энергией механич. потерь. Эти элементы имеют характер соответственно массы M, упругости 1/С и активного механич. сопротивления r (т. н. системы с сосредоточенными параметрами). Часто реальную систему удаётся искусственно свести к эквивалентной ей (в смысле баланса энергий) системе с сосредоточенными параметрами, определив т. н. эквивалентные массу М_экв, упругость 1/С_экв и сопротивление трению r_м. Расчёт механич. систем с сосредоточенными параметрами может быть произведён методом электромеханич. аналогий. В большинстве случаев при электромеханич. преобразовании преобладает преобразование в механич. энергию энергии либо электрического, либо магн. полей (и обратно), соответственно чему обратимые Э.п. могут быть разбиты на след. группы: э л е к т р о д и н а м и ч е ск и е п р е о б р а з о в а т е л и, действие к-рых основано на электродинамич. эффекте (излучатели) и эл--магн. индукции (приёмники), напр. громкоговоритель, микрофон; э л е к т р о с т а т и ч е с к и е п р е о б р а з о в а т е л и, действие к-рых основано на изменении силы притяжения обкладок конденсатора при изменении напряжения на нём и на изменении заряда или напряжения при относит. перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны); пьезоэлектрические преобразователи, основанные на прямом и обратном пьезоэффекте (см. Пъезоэлектрики); э л е к т р о м а г н и т н ы е п р е о б р а з о в а т е л и, основанные на колебаниях ферромагн. сердечника в перем. магн. поле и изменении магн. потока при движении сердечника; м а г н и т о с т р и к ц и о н н ы е п р е о б р а з о в а т е л и, использующие прямой и обратный эффект магнитостри-кции.

Свойства Э. п--приёмника характеризуются его чувствительностью в режиме холостого хода g_хх= V/р и внутр. сопротивлением Z_эл. По виду частотной зависимости V/p различают широкополосные и резонансные приёмники. Работу Э. п--излучателя характеризуют: чувствительность, равная отношению р на определ. расстоянии от него на оси характеристики направленности к U или i; внутр. сопротивление, представляющее собой нагрузку для источника элек-трич. энергии; акустоэлектрич. кпд h_ак/эл= W_ак/ W_эл, где W_ак - активная излучаемая акустическая мощность, W_эл - активная электрич. потребляемая мощность, W_aк = Z_нu²₀ (u₀-колебат. скорость точки центра приведения на излучающей поверхности, Z_н- механич. сопротивление акустич. нагрузки, равное сопротивлению излучения Z_s, при контакте Э.п. со сплошной средой). Перечисленные параметры зависят от частоты. Величины р и h_ак/эл достигают макс. значения на частотах механич. резонанса, вследствие чего мощные излучатели делают, как правило, резонансными. Конструкции Э. п. существенно зависят от их назначения и применения и поэтому весьма разнообразны.

Литература по

Фурдуев В. В., Электроакустика, М.- Л., 1948; Хар-кевич А. А., Теория преобразователей, М--Л., 1948; Матау-шек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Ультразвуковые преобразователи, пер. с англ., М., 1972.

Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира