3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Схема устройства электродинамического (магнитоэлектрического) ЭАП показана на рис. XII. 4. Легкая диафрагма, скрепленная с катушкой, изолирует внутренний объем воздуха в ЭАП от наружной среды. Звуковая волна создает снаружи переменное давление на диафрагму. Если концы обмотки разомкнуты, то напряжение на них, вызванное колебаниями, будет
где В — магнитная индукция в зазоре;
— длина провода катушки;
— колебательная скорость катушки.
Рис. XI 1.4. Электродинамический (магнитоэлектрический) ЭАП (приемник, микрофон): 1 — диафрагма; 2 — каркас с обмоткой, 3 — гибкий воротник диафрагмы; 4 — крышка с отверстиями; 5 — сетка; 6 — магнитная система
Если затормозить катушку и пропустить переменный ток через ее обмотку, то на катушку будет действовать сила
В этом случае можно написать
Коэффициент электромеханической связи М преобразователя оказывается равным 
Используя выражение (XII. 4), получим для чувствительности приемника следующее выражение:
где 
собственное электрическое сопротивление;
— входное сопротивление усилителя, служащего нагрузкой (обычно оба практически активные).
Механическое сопротивление 
определяется массой подвижной системы 
гибкостью воротника диафрагмы с, активным сопротивлением электрического торможения 
и сопротивлением излучения 
Это сопротивление при пренебрежении 
где 
так что 
Сила 
где 
— акустическое давление, 
площадь диафрагмы.
При этом модуль чувствительности к звуковому давлению по напряжению:
где 
.
Чувствительность максимальна на резонансе механической системы. Введя дополнительное затухание в акустическую систему, можно расширить область частотной характеристики около резонанса. Величина универсальной расстройки
где 
— добротность; 
— резонансная частота.
Тогда
Допуская спад чувствительности на краях рабочего диапазона на 3 дб от максимального значения, получим, что элемент можно использовать в пределах полосы частот от
до
т. е. рабочий диапазон частот
(кликните для просмотра скана)
На практике добротность определяется не только затуханием вследствие электрического торможения но и потерями в механической и акустической системах. Прикрывая кольцевой зазор изнутри корпуса преобразователя крышкой с отверстиями, которые, в свою очередь, закрыты частой сеткой (см. рис. XII. 4), можно увеличить акустическим путем активное сопротивление R и добиться желаемой ширины полосы пропускания. Необходимо иметь в виду, что выше не были приняты во внимание гибкость воздуха в объеме под диафрагмой и реакция объема воздуха внутри магнитной системы. Такое приближенное рассмотрение пригодно для ЭАП, работающих в не слишком широком диапазоне частот и при условии, что механическое сопротивление гибкости воздуха под диафрагмой много больше, чем активное сопротивление воздуха в отверстиях сетки, а сопротивление гибкости объема воздуха магнитной системы много меньше его.
Электродинамический ЭАП, предназначенный для приема волн в жидкости, герметизируется. При этом диафрагма его должна выдерживать в условиях эксплуатации внешнее гидростатическое давление и соответственно быть жесткой. В связи с этим трудно создать электродинамический гидроакустический приемник с низкой резонансной частотой.
Электродинамические ЭАП используют для работы в воздухе, в звуковом диапазоне частот. Технические характеристики приемников приведены в табл. XII. 1. Как видно из таблииы, электродинамические приемники имеют ненаправленную или слабо направленную характеристику приема (косинусоидальную или кардиоидную) в зависимости от конструкции акустической части (приведенная на рис. XII. 4 конструкция относится к ненаправленному приемнику).
