[發明專利]一種非線性修正的傳聲器

有效

• 申請號: 201911064019.1
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110719557B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 龐新良;程遠;李英男;常蕓芬;程先友;李軍;劉偉;李欣;邢斌;張雪芹;李鵬;王尊剛;劉欣;寧王師
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院防化研究院
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;G01H11/06
• 代理公司: 中國人民解放軍防化研究院專利服務中心 11046
• 代理人: 劉永盛

本發明涉及一種非線性修正的傳聲器，該傳聲器包括敏感膜、基座主體、低敏感后極板、高敏感后極板、屏蔽腔、高聲壓輸出極、高敏感輸出極、放大電路板。通過一個高聲壓低靈敏度的電容傳聲器與一個低聲壓高敏感電容傳聲器復合在一起，同時檢測同一個聲壓，兩個電容共用一個膜片，后極板的中心小面積是高聲壓電容傳聲器的后極，后極板的周邊大面積是低聲壓電容傳聲器的后極，低聲壓電容傳聲器的輸出是近似線性的，而高敏感電容傳聲器的輸出是非線性的，放大器中利用高壓傳聲器的輸出信號來修正高敏感電容傳聲器的輸出。

技術領域

本發明涉及一種非線性修正的傳聲器，屬于傳聲器技術領域，用于聲波(包括次聲波) 傳感領域。

背景技術

本傳聲器應用于大動態范圍(0.01Pa-20kPa)的次聲傳聲探測領域，從換能方式來分，現有的次聲傳聲器主要有壓電式、電容式和電動式，本發明的傳聲器采用電容式，電容式傳聲器具有靈敏度高、頻率響應寬而平直、穩定性好的特點，現有的電容式傳聲器探測范圍小，最高為幾百Pa，究其原因：現有的電容式傳聲器均存在對大聲壓檢測的非線性問題，原理是：聲壓引起電容間距的改變量超過了一定的比例，就會呈現出對正壓力的靈敏度變高，而對負壓力的靈敏度變低，這種不對稱現象是很難克服的。

采用電動式、壓電式等其他原理的傳聲器雖然非線性效應不明顯，但是存在頻帶不夠寬，帶內不平坦，自噪聲大，靈敏度低的缺點。

本發明能在保持電容式傳聲器高靈敏度的優點條件下，顯著提高探測范圍，解決大動態范圍的非線性問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有電容式傳聲器的大動態范圍非線性問題，提供一種非線性修正的傳聲器，解決現有電容式傳聲器檢測大聲壓時出現的非線性問題。

本發明解決現有電容式傳聲器非線性問題采取以下技術方案：

一般電容式傳聲器的工作原理為：當聲波作用在敏感膜上時，膜隨聲波發生振動，導致膜與后極板的距離發生變化，從而引起電容量的變化，通過檢測電容量的變化即可實現聲波的測量。

本發明一種非線性修正的傳聲器包括敏感膜1、高聲壓輸出極2、高敏感輸出極3、放大電路板4、基座主體5、屏蔽腔6、低敏感后極板7、高敏感后極板8，所述低敏感后極板7沒有間隙的固裝在高聲壓輸出級2上，高敏感后極板8沒有間隙的固裝在高敏感輸出級3上，所述放大電路板4與所述高聲壓輸出極2、高敏感輸出極3緊密連接；所述敏感膜1、高聲壓輸出極2、高敏感輸出極3、放大電路板4、基座主體5、低敏感后極板7、高敏感后極板8 安裝在屏蔽腔6內，所述低敏感后極板7和高敏感后極板8分別輸出高聲壓和高敏感，輸出的高聲壓、高敏感分別通過高聲壓輸出板2、高敏感輸出板3與所述信號放大電路板4相連。

所述放大電路板4中的高聲壓輸出級2的信號接入高敏感輸出級3的信號放大回路，補償非線性。

所述屏蔽腔6確保傳感器信號質量、消除電磁感應的影響。

所述敏感膜為采用鋼、鎳或鈦金屬制成的薄膜，敏感膜上無砂眼。

所述放大電路板4與低敏感后極板7和高敏感后極板8是固定安裝在一起的，沒有間隙。

所述屏蔽腔6為鋼材料，確保屏蔽腔6內壓力不隨外部機械壓力而變化。

所述基座主體5是保證傳感器精度的關鍵，在基座主體5上安裝了敏感膜1、低敏感后極板7和高敏感后極板8、高聲壓輸出極2和高敏感輸出極3，輸出極有兩路信號，一路是高聲壓線性響應輸出，一路是高敏感非線性輸出。

所述低敏感后極板7和高敏感后極板8是有兩個輸出極的復合結構，中間是低靈敏度的高壓檢測輸出，外圍是高敏感的檢測輸出，二者之間是電絕緣的，但是固裝在一起，形成了穩定的關系。

所述高聲壓輸出極2和高敏感輸出極3是有兩路輸出的電極，與信號放大電路板4之間緊密安裝。