Электроакустические преобразователи.
Их типы и эксплуатационные устранения
Приборы, преобразующие звуковые колебания в электрические и обратно, называют электроакустическими преобразователями.
В телефонии такими преобразователями соответственно являются микрофон BM и телефон BF или громкоговоритель. Для высокого качества телефонной передачи необходимо, чтобы электроакустические преобразователи не вносили нелинейных искажений в разговорной тракт, обладали максимально возможными для данного типа преобразователей чувствительностью и коэффициентом полезного действия и были надежными в работе. Кроме того, преобразователи должны иметь невысокую стоимость и быть экономичными в эксплуатации.
Для оценки качества работы микрофона и телефона в процессе преобразованияодного вида энергии в другой вводится понятие чувствительности.
Чувствительность микрофона – это отношение электродвижущей силы Eм, развиваемой микрофон, к звуковому давлении pм, Па, действующему на его мембрану (рис. 2.6, а)
Чувствительностью телефона SТ называется отношение звукового давления pТ , Па, развиваемого телефоном BF, к напряжению Uт, B, на зажимах телефона
Рис. 2.6. Схема тракта телефонной передачи и частотная характеристика чувствительности преобразователей
Чувствительность преобразователей в значительной степени зависит от частоты (рис. 2.6. б). Идеальная частотная характеристика чувствительности микрофона представляет собой прямую, параллельную оси частот (прямая 1). Действительная частотная характеристика чувствительности преобразователя имеет вид кривой 2. Различная чувствительность преобразователя для разных частот передаваемого диапазона является причиной частотных искажений, вносимых им при передаче речи. Неравномерность частотной характеристики для микрофона SМ и телефона SТ принято оценивать в децибелах:
Где SТ max и 
, 
– соответственно наибольшие и наименьшие значения чувствительности микрофона и телефона.
Чем меньше значение SМ , тем выше качество преобразователя.
Для оценки качества работы преобразователей во всем диапазоне, передаваемых частот пользуются средней чувствительностью, которая характеризуется прямой 3.
Электроакустические преобразователи подразделяются на о б р а т и м ы е и н е о б р а т- и м ы е. Обратимые преобразователи обладают свойством преобразования как акустической энергии в электрическую, так и наоборот – электрической энергии в звуковую. Необратимые преобразователи этим свойством не обладают.
а) Электромагнитный преобразователь
При прохождении переменного тока через обмотку создается магнитный переменный поток, взаимадействующий с потоком постоянного магнита и вызывающей колебания мембраны. Этот преобразователь обратимый.
Достоинства:используется для озвучивания больших открытых площадей, например: сортировочных горок.
Недостатки: неравномерность частотной характеристики (до 15Дц), большой коэффициент нелинейных искажений (до 8%)
Б) Электродинамический преобразователь
При взаимодействии магнитного потока постоянного магнита и магнитного поля, протекание переменного тока в обмотки катушки, катушка совершает колебательные движения и вместе с ней колеблится мембрана. Катушка легкая и подвижная.
Преобразователь обратимый.
Достоинства: хорошая частотная характеристика, небольшой коэффициент нелинейных искажений( до 3%)
Недостатки:низкая чувствительность, необходима установка усилителя.
В) Конденсаторный преобразователь
Емкость конденсатора, состоящего из М и неподвижной пластины будет меняться из-за того что мембрана колеблется, а значит и расстояние между обкладками меняется. При изменении емкости конденсатора будет меняться так в цепи нагрузки, т.е. с Rн будет сниматься переменное напряжение.
Преобразователь обратимый.
Достоинства:хорошая частотная характеристика (до 6 Дц), малый коэффициент нелинейных искажений.
Недостатки: на характеристики преобразования сильно влияет изменение температуры окружающей среды, от изменения напряжения питания, изменения напряжения М, состояние изоляции между обкладками.
Г) Пьезоэлектрический преобразователь
Используется пьезоэффектвозникновения на гранях кристалов электрического заряда и механической деформации кристалов. Кристалом подведенно переменное напряжение, вызывающее изменение их формы, а к кристалам присоединена мембрана и она колеблется.
Достоинства: средняя чувствительность, неравномерность частотной характеристики (до 7 Дц)
Недостатки:сильное влияние на характеристики температуры и влажности окружающей среды.
Д) Угольный микрофон
Звуковые волны воздействуют на мембрану М и заставляют ее колебаться. Под влиянием колебаний мембраны угольный порошок сжимается, а сопротивление его изменяется. Вследствие этого в цепи нагрузки Rн будет проходить так, изменяющийся в соответствии с изменением звукового давления, действующего на мембрану.
Угольный микрофон – необратимый преобразователь.
Достоинства:высокая чувствительность до 0,7 В/Па.
Недостатки:неравномерность частотной характеристики до 35 Дц, высокий коэффициент нелинейных искажений (до 20%)
Нелинейные искажения ухудшает разборчивость речи, потому что при преме звека в ухе возникает дополнительные колебания, т.к. слуховая система человека является нелинейной.