Схемотехническая реализация методики контроля параметров капсюлей электретных преобразователей

Для реализации разработанной методики используется схема, показанная на рис. 2.2.1.

Рис. 2.2.1. Принципиальная электрическая схема для определения параметров капсюля элеюрешого преобразователя. Экран может быть подсоединен к точке I или точке 3.

Ёмкость С,-, предназначена для того, чтобы постоянный ток от УИПа не проходил в измеритель ёмкости и осциллограф. Величина С,-, должна быть такой, чтобы измеряемая ёмкость С, не сильно отличалась от ёмкости преобразователя т. е. должно выполняться условие где (о = 2тп/а, а {/ - частота сигнала с измерителя ёмкости.

Сопротивление R-, предназначено для того, чтобы сигнал с измерителя емкости нс проходил в У ИМ. Величина & должна быть по возможности большой, чтобы параллельно подсоединённый через R-, к электретному преобразователю УИП существенно не влиял на показания измерителя емкости, т. е.

Таким образом, и Се, и Re, должны быть по возможности большими. Ограничением, однако, является то, что при Re и Сг, —* оо постоянная времени переходного процесса ЯбСб —* со и поэтому реакция схемы на изменение Uбудет неоправданно долгой. Для реальных преобразователей оптимальны значения Се, порядка тысяч пФ, a Re, — порядка сотен МОм. Необходимо отмстить, что измерения С, с помощью измерителя емкости наиболее удобны практически. Хорошо для этой цели подходят приборы типа Е8−4, Е7−8, Е7−12. В то же время, измерять вольт-фарадную характеристику капсюля КСПО Ci (U) можно и любым другим пригодным в данном случае способом.

Работа со схемой осуществляется следующим образом.

В положении 1 ключа К капсюль КСПО подключается к осциллографу. Если на преобразователь от звукового генератора (ЗГ) с помощью излучателя звука подать акустический сигнал, то на экране осциллографа можно наблюдать вырабатываемый преобразователем электрический сигнал, т. е. можно получить примерный вид АЧХ преобразователя в режиме микрофона. Если используется двулучевой осциллограф, то на него можно подать также сигнал со ЗГ и, таким образом, сравнить возбуждающий и генерируемый сигналы. При оценке чувствительности капсюля следует иметь в виду, что он работает на RC- нагрузку (R~ 1 МОм — сопротивления входа осциллографа, С~ 100 пФсмкость соединительного кабеля и входа осциллографа). Это, однако, нс влияет на результат измерения ?& Для более точных измерений Uj рационально производить их на резонансной частоте колебаний мембраны преобразователя, когда сигнал максимален. Процесс измерения сводится к тому, что подавая с УИПа электрическое напряжение, наблюдают изменение величины сигнала преобразователя, т.к. напряжённость электрического поля в зазоре при этом изменяется. При U=-Uj сигнал будет отсутствовать. Таким образом, возможно измерение ?/э электрета, находящегося непосредственно в капсюле.

В положении 2 ключа К измеряется вольт-фарадная характеристика С, = С,(Ц). По полученной зависимости может быть определено 1Ь в точке, соответствующей минимуму полученной зависимости и рассчитаны di и г на основе выведенных выше соотношений.

За счёт наличия паразитных ёмкостей измеряемая ёмкость G отлична от С,. Соответствующая эквивалентная схема показана на рис. 2.2.2, где C,_Liпаразитная ёмкость монтажа, С,_ш—паразитная ёмкость преобразователя (ёмкость капсюля при отсутствии мембраны над противоэлектродом), Ст - паразитная ёмкость, вносимая при подключении через Ro У И Па и соответствующего монтажа.

Все указанные ёмкости могут быть легко измерены, а в ряде случаев даже рассчитаны, т. е. их можно считать известными. Поэтому, анализируя показанную на рис. 2.2.2 схему, получаем, что.

Формула (2.2.3) связывает измеряемые значения С_х со значениями С, которые используются в расчётах. При практической работе с показанной на рис. 2.2.1 схемой оказывается небезразлично к какой из точек — 1 или 3 подсоединён экран: в положении ключа 1, очевидно, экран должен быть подсоединён к «земле» осциллографа, чтобы избежать влияния электрических помех (наводок).

Рис. 2.2.2. Эквивалентная схема капсюля электретного преобразователя в.

измерительной установке.

В положении ключа 2 складывается следующая ситуация. С одной стороны, если подсоединить экран к точке 1, рис. 2.2.1, то, очевидно, С"_м. будет меньше, чем в случае его подсоединения к точке 3 (т.к. в первом случае в С_п.и. войдет только взаимная ёмкость соединительных проводов относительно друг друга, а во втором — относительно экрана большой площади). Однако в случае подсоединения экрана к точке 1 схема оказывается нсзаэкранированной, и в измеритель ёмкости проходят сигналы помех. В результате точность измерения С_х уменьшается — показания «дрейфуют». С другой стороны, если подсоединить экран к точке 3, рис. 2.2.1, то дрейфа С_х не наблюдается. Однако, при этом увеличивается С"._м. по сравнению с предыдущим случаем. Поэтому измерения С_х «загрубляются». Какой из вариантов подсоединения экрана более приемлем, зависит от конкретных условий монтажа, величин G, С_п.м- и др.(в каждом из рассмотренных вариантов) и т. д. Вероятно, нужный вариант следует выбирать экспериментально. Как будет показано ниже, в настоящей работе использовалась схема, в которой предпочтительней подсоединять экран к точке 3, несмотря на некоторое «загрубление» измерений.