Пьезоэлектрлік дыбыстық дыбыс механизмі

Пьезоэлектрлік сигналдар дабыл, таймерлер және электронды ойыншықтар сияқты әртүрлі электрондық құрылғыларда кеңінен қолданылады. Олар ықшам өлшемдері, төмен қуат тұтынуы және жоғары сенімділігі арқасында танымал таңдау болып табылады. Бұл мақалада біз пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдарда дыбыстың пайда болу механизмін зерттейміз.

Кіріспе

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдар электр энергиясын механикалық тербелістерге айналдыратын құрылғылар болып табылады, олар өз кезегінде дыбыс толқындарын тудырады. Дыбыстық сигналдар екі металл электродтың арасында орналасқан пьезоэлектрлік керамикалық дискіден тұрады. Электродтарға айнымалы ток кернеуі берілгенде, диск дірілдеп, дыбыс толқындарын тудырады.

Пьезоэлектрлік  эффект

Пьезоэлектрлік эффект - белгілі бір материалдардың механикалық кернеуге жауап ретінде электр зарядын тудыру қабілеті және керісінше. Пьезоэлектрлік материалдар жоғары реттелген және симметриялы кристалдық құрылымға ие. Материалға механикалық күш әсер еткенде кристалдық тордың симметриясы бұзылып, нәтижесінде электр заряды пайда болады.

Пьезоэлектрлік сигналдардың жұмыс принципі

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдар металл пластинаға орнатылған пьезоэлектрлік керамикалық дискіден тұрады. Металл пластина пьезоэлектрлік диск тудыратын тербелістерді күшейтетін диафрагма ретінде әрекет етеді. Электродтарға айнымалы ток кернеуін бергенде, пьезоэлектрлік диск тез кеңейіп, қысқарады, бұл металл пластинаның дірілдеуіне әкеледі. Бұл діріл диафрагма арқылы күшейтілетін және қоршаған ауаға сәулеленетін дыбыс толқындарын тудырады.

Жиілік және амплитуда

Пьезоэлектрлік сигнал шығаратын дыбыстың жиілігі мен амплитудасы керамикалық дискінің өлшемі мен пішініне, сондай-ақ электродтарға берілетін айнымалы ток кернеуінің жиілігі мен амплитудасына байланысты. Әдетте, кішірек керамикалық дискілер жоғары жиіліктерді, ал үлкен дискілер төмен жиіліктерді шығарады. Сол сияқты, жоғары кернеулер үлкен амплитудаларды тудырады, нәтижесінде қатты дыбыстар шығады.

Пьезоэлектрлік сигналдардың түрлері

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдардың екі негізгі түрі бар: өздігінен басқарылатын және сыртқы жетек. Өздігінен басқарылатын дыбыстық сигналдарда пьезоэлектрлік дискіні басқаруға қажетті айнымалы ток кернеуін жасайтын кіріктірілген осциллятор бар. Сырттан басқарылатын дыбыстық сигналдар айнымалы ток кернеуін қамтамасыз ету үшін сыртқы осцилляторды қажет етеді.

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдарды қолдану

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдар қолданудың кең ауқымында қолданылады, соның ішінде:

• Дабылдар мен таймерлер

• Электронды ойыншықтар

• Автокөлік туралы ескерту жүйелері

• Медициналық құрылғылар

• Тұрмыстық техника

  
  

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдардың артықшылықтары

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдар дыбыс генераторларының басқа түрлеріне қарағанда бірнеше артықшылықтарды ұсынады, соның ішінде:

• Шағын өлшем

• Төмен қуат тұтыну

• Жоғары сенімділік

• Жұмыс температурасының кең диапазоны

• Төмен электромагниттік кедергі

  
  

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдардың кемшіліктері

Көптеген артықшылықтарға қарамастан, пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдардың кейбір кемшіліктері бар, соның ішінде:

• Шектеулі жиілік диапазоны

• Шектеулі дыбыс қысымының деңгейі

• Дыбыс сапасы нашар

  
  

Қорытынды

Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдар электронды қолданбалардың кең ауқымында қолданылатын әмбебап құрылғылар болып табылады. Олардың жұмыс істеу механизмі белгілі бір материалдарға электр энергиясын механикалық тербелістерге түрлендіруге мүмкіндік беретін пьезоэлектрлік әсерге негізделген. Пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдардың астарындағы принциптерді түсіне отырып, дизайнерлер оларды қолдану үшін дыбыстық сигналдың дұрыс түрін таңдай алады және оның жұмысын оңтайландырады.

Пьезоэлектрлік диафрагманың құрылымы

Пьезоэлектрлік дыбыс элементінде пьезоэлектрлік диафрагма болуы керек.

Бұл пьезоэлектрлік керамика жезден немесе никель қорытпасынан жасалған металл пластинаға жабысатын қарапайым құрылым.

Пьезо диафрагмалар үшін дыбыс шығару механизмі

Пьезоэлектрлік керамикаға кернеу берілгенде, ол өз жазықтығында таралады. Пьезоэлектрлік диафрагмаға кернеу берілгенде, металл пластина созылмағандықтан, ол (а) тармағында көрсетілгендей майысқан. Қолданылатын кернеудің полярлығы кері өзгергенде, пьезоэлектрлік керамика жиырылады және металл пластина (b) тармағында көрсетілгендей қарама-қарсы жаққа иіледі.

Қолданылатын кернеудің бағыты ауысқанда (а) және (b) күйлері қайталанады және (в) тармағында көрсетілгендей ауада дыбыс толқындары пайда болады.