Электроакустические преобразователи, их типы и эксплуатационные характеристики.
Телефон. Электромагнитный телефон (рис.1, а), состоит из постоянного магнита 1, полюсных надставок 2, на которых размещены обмотки 4 и мембрана 3 из ферромагнитного материала. Под действием постоянного магнита мембрана всегда находится в изогнутом состоянии. При прохождении переменного тока через обмотку создается переменный магнитный поток, взаимодействующий с магнитным потоком постоянного магнита и вызывающий колебания мембраны.
Обозначим магнитную индукцию постоянного магнита как B 0, а магнитную индукцию, создаваемую синусоидальным переменным током.
При отсутствии тока в обмотках телефона на мембрану будет действовать сила
Где k – коэффициент пропорциональности.
Рисунок 1. Электромагнитный телефон
Головки громкоговорителей.
По системе излучения головки громкоговорителей разделяются на диффузорные электродинамические и рупорные. Наибольшее распространение получили диффузорные электродинамические головки громкоговорителей.
В диффузорных головках громкоговорителей (рис.2, а) в качестве излучающего органа применяется диффузор-диафрагма 3, имеющая форму неглубокого конуса с углом при вершине 100..120°. Подвижная система состоит из бумажного диффузора 3 и прикрепленной к нему легкой звуковой катушки 5. Магнитная цепь содержит кольцевой постоянный магнит 1, фланцы 4и7, а так же керн 6. Ток звуковой частоты подводится посредством гибкого держателя 2.
В рупорных головках громкоговорителей (рис.2, б) излучающий рупор 2 представляет собой расширяющуюся трубу, сечение которой изменяется по определенному математическому закону. Узкий конец рупора примыкает к диафрагме, связанной со звуковой катушкой 1. Рупорные головки громкоговорителей выпускаются мощностью до 100 Вт и предназначены для озвучения больших открытых площадей.
Рисунок 2. Громкоговорители
Угольный микрофон. Электрическая цепь угольного микрофона с нагрузкой RH приведена на (рис.3, а). При отсутствии звука микрофон обладает статическим сопротивлением Rст (рис.3, б). При воздействии на мембрану микрофона на синусоидально изменяющегося звукового давления сопротивление будет изменяться по тому же закону:
Где R д – динамическое сопротивление микрофона при работе;
rm – амплитуда переменной составляющей сопротивления микрофона;
В среднем динамическое сопротивление микрофона на 20 % больше статического, т.е rm= 1,2 Rст .
Рисунок 3. Схема электрической цепи угольного микрофона и измерение его сопротивления.
Применяются микрофоны с разными сопротивлением: низкоомные (30..80 Ом) и высокоомные (100..260 Ом).
Электродинамические микрофоны. По устройству подвижной системы электродинамические микрофоны разделяются на катушечные и ленточные. В катушечных микрофонах в качестве подвижной системы применяется катушка, в ленточных- легкая металлическая лента.
Магнитная система катушечного микрофона (рис.4, а) состоит из цилиндрического постоянного магнита 2 и магнитопровода, имеющего центральный стержень 1 и фланцы 4. В зазоре между фланцами расположены подвижная катушка 3, связанная с мембранной 5. Звуковые волны проходят через отверстия крышки 6 и воздействую на мембрану, вызывая ее колебания.
Электродвижущая сила, возникающая в катушке.
Где В0- индукция магнитного поля постоянного магнита;
v-скорость колебания катушки, м/с.
Устройство ленточного микрофона показано на (рис.4, б). Между полюсными наконечниками постоянного магнита 2 подвешена тонкая алюминиевая гофрированная лента 1. Под действием звуковых волн лента, сужающая мембраной, колеблется, и в ней индуцируется ЭДС. Специальный наконечник 5 образует одну воздушную полость 6, а дуга магнита 2 ограничивает другую полость 3. Воздух в щелях 4 и 7 играет роль элементов массы, которые корректируют скорость колебаний ленты. Ленточные микрофоны имеют равномерную частотную характеристику и применяются главным образом в радиовещательных студиях.
Рисунок 4. Электродинамические микрофоны.
Электретный микрофон обладает высоким выходным сопротивлением. Для его уменьшения в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полосовом n-канальном транзисторе с p-n переходом. В результате выходное сопротивление микрофона снижается до величины 3..4 кОм, что обеспечивает снижение потерь мощности сигнала при подключении в телефонном аппарате (ТА) микрофона ко входу микрофонного усилителя.
1.3 Схемы телефонной передачи, местный эффект и способы его устранения.
Схемы телефонной передачи
Простейшая схема.
Рассмотрим схему, приведена на рисунке состоящий из угольного микрофона ВМ и электромагнитного телефона BF,соединенных последовательно. Эти устройства включены в двухпроводную линию (воздушную или кабельную). В последовательную цепь включена батарея GB,состоящая из сухих элементов или аккумуляторов. Батарея необходима для питания микрофонов и располагается в одном из пунктов, например в пункте А. Когда никто не говорит, что проходит постоянный ток: плюс батареиGB,микрофон ВМ, телефон BF,зажим1,линия Л1,зажим3, телефон BF, микрофон ВМ, зажим4,линия Л2,зажим2,минус батареиGB. Будем в дальнейшем придерживаться правила: начинать описание цепи от одного полюса источника тока и заканчивать на другом полюсе. При описании цепей постоянного тока принято начинать с плюса(+GB)и заканчивать на минусе(-GB) источника тока.
Теперь рассмотрим процесс передачи речи от пункта А к пункту Б.Если абонент в пункте А начал говорить перед микрофоном, то звуковые волны. попадая на мембрану, изменяют сопротивление микрофона. 
Соответственно изменяется ток в последовательной цепи. Как мы установили, ток в цепи пульсирующий, имеющий две составляющие: постоянную и переменную. Источником переменной составляющей является микрофон ВМ. Создается цепь разговорного тока: микрофон ВМ, телефон BF,зажим1,линия Л1,зажим 2,батарея GB,микрофон ВМ.
Так как ток переменный, то при описании цепи можно начинать с любого вывода ВМ и обходить цепь по часовой или против часовой стрелки. Переменный ток при прохождении через электромагнитный телефон вызывает колебания его мембраны. Следовательно, абонент в пункте Б слышит речь абонента, находящегося в пункте А.
Описанная схема телефонной передачи предельно проста, содержит минимальное число приборов, но практически применяется только связистами при поверке жил кабеля или проводов на обрыв и сообщений между собой для отыскания нужной жилы кабеля в пучке (так называемая “ прозвонка”) и т.д.
Для организации телефонной связи между абонентами эта схема не применяется из-за ряда присущих ей серьезных недостатков:
• необходимости подбора напряжения источника питания микрофонов в зависимости от длины линии, которая определяет сопротивление цепи;
• Похождения через катушки электромагнитных телефонов постоянного тока, создающего дополнительный магнитный поток, в результате чего усиливается или ослабляется магнитный поток постоянного магнита и качество передачи существенно снижается;
• Наблюдаемого при передаче явления “местного эффекта” т.е. прослушивания в телефоне собственной речи;
• Неэффективной работе микрофона как генератора переменного тока звуковых частот.
Дело в том, что при телефонной передаче всегда стремятся получить на нагрузке максимальную мощность сигнала, а в данной схеме этого добиться невозможно. Из электротехник известно, что наибольшую мощность генератор может отдать при условии, что его внутреннее сопротивление будет равно сопротивлению внешней цепи с нагрузкой. В рассмотренной схеме это условие не соблюдается.
