[patron 5]

Конструкцию динамического микрофона все знают : есть постоянный магнит, в поле которого находится катушка, механически жёстко соединённая с мембраной.

При воздействии колебаний воздуха на мембрану, она двигает туда-сюда катушку, нагруженную на некоторый резистор. Соответственно, согласно правилу Ленца, в катушке возникает ток, направление которого таково, чтобы противодействовать изменению магнитного поля. 

Полярность напряжения на нагрузке катушки будет однозначно связана с полярностью полюсов магнита. Если магнит перевернуть, то фаза напряжения тоже перевернётся. Именно поэтому на всех динамиках есть маркировка краской или символом "+" , чтобы при подключении нескольких динамиков колебания диффузоров были в одной фазе.

Теперь рассмотрим "дуальный" вариант магнитному - электрический - т.е. вместо магнита используется пьезокерамический датчик. 

Есть пластина из пьезокерамики, к которой подключена нагрузка (обычно очень высокоомная - порядка 1ГОм а то и больше). В данном случае сама пластина может выполнять роль мембраны микрофона.

В процессе изготовления изделия из пьезокерамики, его поляризуют - т.е. помещают в очень сильное эл. поле, направление которого в нём "запоминается" (как и в магните при его намагничивании).

При воздействии колебаний воздуха пластина изгибается туда-сюда и на её обкладках возникают колебания зарядов, вызывающие колебания напряжения на нагрузке.

Вопрос : если есть два таких микрофона, расположенных очень близко и частоты колебания воздуха достаточно низкие, что разницей фаз можно пренебречь, то при последовательном соединении двух таких микрофонов должна ли учитываться поляризация этих пластин ?  Если да, то согласно какому закону ?  Если нет, то почему ?

[HardEgor 153]

4 часа назад, patron сказал:

поляризация этих пластин ? 

Да

 

4 часа назад, patron сказал:

Если да, то согласно какому закону ?

Согласно закону сложения противофазных/синфазных напряжений.

Обычно для этого не пьезо используют, а электрет.

[patron 5]

Quote

Согласно закону сложения противофазных/синфазных напряжений.

Поляризация пьезоэлемента - это постоянная величина и не имеет отношения к переменному напряжению, возникающему при его деформации например синусоидальными колебаниями. Поляризация - это просто постоянная составляющая, которая не проходит на вход у-ля - там стоит конденсатор, отсекающий её.

В гидрофонах используют не электрет, а пьезокерамику.

[HardEgor 153]

28 минут назад, patron сказал:

Поляризация пьезоэлемента - это постоянная величина и не имеет отношения к переменному напряжению, возникающему при его деформации например синусоидальными колебаниями.

Имеет прямое - она указывает на фазу, т.е. будет пьезо сжиматься или разжиматься, при приложении напряжения.

[patron 5]

Мы говорим о варианте приёма сигнала, а не передаче. Вот картинка с двумя вариантами соединения пьезо-элементов в виде колец.

Поляризация обозначена красными плюсиками. Направление воздействия показано стрелками - плоская падающая волна сверху.

Зелёные + и -  это полярность полезного сигнала.

Вопрос : в каком случе будет суммирование сигналов от двух колец, а в каком вычитание - и почему ?

Ещё раз : направление поляризации колец не связано с фазой полезного сигнала на обкладках конкретного кольца.

 

[patron 5]

Ну и ещё попутный вопрос : если есть кольцо с неизвестной поляризацией - стёрлась или вообще не наносилась, то как определить её ?

Просто мультиметром, включенным на измерение напряжения не получается : вх. сопротивление мультиметра вряд ли больше 10 МОм да и даже при таком сопротивлении сетевые наводки таковы, что полярность прыгает туда-сюда и даже если в момент подключения щупов какое-то напряжение в десятки мВ и было, то очень быстро спадает до нуля.

[Plain 374]

18 минут назад, patron сказал:

как определить её ? ... Просто мультиметром

Очевидно, мультиметр на выход любого логического элемента КМОП, а датчик на вход.

[patron 5]

Очевидно надо городить какую-то очень хорошую экранировку. Ну допустим сделал. А что будет мерять КМОП - положительное превышение некоторого уровня ? А какого ? 

Что-то не попадалось такого параметра в дата шитах, чтобы можно было сказать : направление поляризации такое-то и оно соответствует дата шиту.

Edited March 3, 2025 by patron

[HardEgor 153]

6 часов назад, patron сказал:

Ещё раз : направление поляризации колец не связано с фазой полезного сигнала на обкладках конкретного кольца.

Как же не связано - звуковая волна создаёт перепады давления на которые реагирует пьезоэлемент, естественно он будет реагировать в соответствии с поляризацией и выдавать напряжение в соответствующей фазировке.

[Plain 374]

15 часов назад, patron сказал:

городить какую-то очень хорошую экранировку

Не нужно ничего экранировать. Ставите губку пинцета на общий провод, второй губкой касаетесь входа, убираете пинцет, кладёте груз, если выход изменился, значит полярность отрицательная.

[patron 5]

Хм .. - надо попробовать. Это теоретически или Вы пробовали ? Сомнения в том, что при гигаомном входе, неэкранированный вместе с кольцом вход КМОП, будет ловить огромную помеху от сети. 

Quote

кладёте груз, если выход изменился, значит полярность отрицательная.

- а почему именно отрицательная ? Показания могут "измениться" в одну или другую сторону. Наверно проще на выход подключить осцилл и нажимать на кольцо перпендикулярно его оси. Но, опять таки, - что принимать за "+" , а что за "-" по сравнению с заводской маркировкой ?  На заводе-то они знают какую полярность они прикладывали при поляризации заготовок и маркировали соответственно.  

14 hours ago, HardEgor said:

Как же не связано - звуковая волна создаёт перепады давления на которые реагирует пьезоэлемент, естественно он будет реагировать в соответствии с поляризацией и выдавать напряжение в соответствующей фазировке.

- то, что будет реагировать нет сомнения. Вопрос - надо ли как-то соблюдать поляризацию двух колец, чтобы происходило суммирование сигналов, а не их компенсация ? В каком, из приведённых чуть выше двух вариантов, будет суммирование, а в каком вычитание ? И почему ?  (Напомню, что красными плюсиками обозначено направление поляризации, маркированное при изготовлении)

[Plain 374]

35 минут назад, patron сказал:

почему именно отрицательная?

Потому что сжатие. Если речь о трубке, то класть на неё груз толку мало, надо стягивать хомутом, например, двойной петлёй верёвки.

35 минут назад, patron сказал:

Показания могут "измениться" в одну или другую сторону.

Не могут, у выхода лишь два состояния, в одном из которых он уже находится на начало эксперимента.

[HardEgor 153]

34 минуты назад, patron сказал:

Вопрос - надо ли как-то соблюдать поляризацию двух колец, чтобы происходило суммирование сигналов, а не их компенсация ? В каком, из приведённых чуть выше двух вариантов, будет суммирование, а в каком вычитание ? И почему ?  (Напомню, что красными плюсиками обозначено направление поляризации, маркированное при изготовлении)

Есть подозрение, что когда два источника соединены последовательно, при соединении плюса одного и минуса другого, то напряжения будут складываться. Но это не точно. Но в учебниках так пишут. Подозреваю что это правда, но всё-таки надо проверить....

[quаrk 73]

23 часа назад, patron сказал:

Мы говорим о варианте приёма сигнала, а не передаче. Вот картинка с двумя вариантами соединения пьезо-элементов в виде колец.

Поляризация обозначена красными плюсиками. Направление воздействия показано стрелками - плоская падающая волна сверх

23 часа назад, patron сказал:

Вопрос : в каком случе будет суммирование сигналов от двух колец, а в каком вычитание - и почему ?

Суммирования не будет ни в каком случае:

В первом варианте - получите сигнал только от второго элемента;

Во втором - сигнал разности между двумя элементами - т.е. практически, "ни какой";

P.S. Вот так попробуйте:

Edited March 4, 2025 by quаrk

[patron 5]

Quote

В первом варианте - получите сигнал только от второго элемента;

- аргументы ?

А теперь немного другая ситуация :  кольца рядом друг с другом, соединены, как на новой картинке, но кольца имеют противоположную поляризацию. 

Что будет на выходе, если плоская волна падает сверху - т.е. перпендикулярно оси колец :