Приемники градиента давления различных порядков.

Приемник имеет подвижную механическую систему, которая открыта с двух сторон и поэтому на приемник действует разность давлений с взаимным сдвигом фаз  . Приемники градиента давления делятся на симметричные и ассиметричные.

Рис.12.4. Приемник градиента давления

p_ф– давление, действующее на фронт поверхности диафрагмы (pф  p – давление в поле, т.к d); p_T – давление, действующее на тыльную поверхность диафрагмы; р_р= p_ф - p_T – результирующе давление получается вследствие разности хода звуковых волн; r=d*cos – разность хода лучей; p – давление в свободном звуковом поле.

Акустическая чувствительность такого приемника определяется

, (12.16)

разность фаз между обеими волнами определяется

, (12.17)

где ; d – толщина диафрагмы и дополнительный путь, пройденный волной.

, (12.18)

Рис.12.5. Диаграмма направленности приемника градиента давления

Приемники градиента давления делятся на симметричные и асимметричные.

При симметричном доступе волн к передней и тыловой сторонам диафрагмы, направленность микрофона должна иметь симметричный характер с косинусоидным распределением чувствительности. E максимально при  = 0, 180, минимально при 90, 270. Такой микрофон двунаправленный

С увеличением  уменьшается F, значит, на низких частотах чувствительность микрофона падает. Т.е. у микрофона появляется избирательность по отношению к НЧ, тембр принимаемого сигнала изменится. Избавиться от этого можно применяя фильтрующие цепи. Если мы удлиним разность хода лучей, то есть увеличим путь для волн, то получим дополнительное затухание волн, а следовательно увеличим разностное (результирующее) давление. Это частично компенсирует спад чувствительности на НЧ. При малых расстояниях от источника звука волны не плоские, а сферические, P возрастает, тогда F еще больше возрастает

(ближе 1 м), вызывая эффект подчеркивания НЧ – микрофон «бубнит». В области ВЧ а нарушается синфазность приема, Е падает. Для выравнивания – взаимная коррекция отдельных звеньев, выбор расстояния.

Есть еще приемник градиента давления 2 порядка – сдвоенный приемник градиента давления 1 порядка. На сдвоенную диафрагму действует разность от разности давлений, действующих на каждую диафрагму. . Характеристика направленности – квадрат косинусоиды.

Асимметричный приемник градиента давления

Диафрагма находится под воздействием разности давлений, действующих на лицевую и тыльную сторону. Сдвиг фаз обусловлен разностью хода звуковых волн.

а)

Рис.12.6.

Асимметричный приемник градиента давления

Разность хода лучей r состоит из 2-х участков: d1 – внешний; d2 – внутренний; d – осевой размер. . - общая разность хода, d₂ . На рис. 12.6 показаны r для случая падения звуковой волны по оси, под углами 90 и 180.

Сдвиг фаз между фронтальной и тыльной звуковыми волнами будет максимальным при падении по оси и почти равен нули при приходе сзади. Приемник обладает разной чувствительностью для фронтального и тыльного прихода звуковой волны. Диафрагма находится под воздействием разности давлений фронт/тыл. Сдвиг фаз обусловлен разностью хода лучей, который состоит из двух участков d₂ – внутреннего и d₁ – внешнего.

, (12.19)

, (12.20)

, (12.21)

Асимметричный приемник имеет кардиодную ХН. Это следует из анализа акустической чувствительности.

9