Interested Article - Электростатический громкоговоритель

Электростати́ческий громкоговори́тель ( англ. ElectroStatic Loudspeakers ESL ) — вид ( громкоговорителя ), в котором звук создаётся с помощью мембраны , помещённой в электростатическое поле . Может обладать превосходными звуковыми качествами: крайне низким коэффициентом нелинейных искажений (менее 0,05 %) .

Принцип действия

Схема, показывающая конструкцию электростатических громкоговорителей и их подключение. Толщина диафрагмы и сеток на рисунке увеличена для наглядности.

В динамиках используется тонкая плоская мембрана (диафрагма), обычно пластиковая плёнка, покрытая проводящим материалом (например, графитом ), размещённая между двумя электропроводящими решетками (статором), который представляет собой металлический лист с отверстиями (или натянутую проволоку), с небольшим воздушным зазором между мембраной и статором. Мембрана взаимодействует с электростатическим полем статора.

Статоров может быть один или два, расположенных с разных сторон мембраны, а мембрана может быть низкоомной или высокоомной. Для работы с низким уровнем искажений диафрагма должна работать с постоянным зарядом на своей поверхности, а не с постоянным напряжением . Это достигается одним или обоими из двух методов: выбирается проводящее покрытие диафрагмы и наносится таким образом, чтобы придать ей очень высокое поверхностное удельное сопротивление , и/или резистор большого номинала включается последовательно между источником высокого напряжения и диафрагмой (на рисунке резистор не показан). Однако, последний метод все равно вносит искажения, поскольку заряд будет перетекать через диафрагму в точку, ближайшая к «сетке» или электроду, тем самым увеличивая силу, перемещающую диафрагму, это будет происходить на звуковой частоте, поэтому для практического громкоговорителя диафрагме требуется высокое поверхностное сопротивление ( мегаомы на квадрат), чтобы снизить скорость перетекания заряда.

В самом распространённом варианте высокоомная мембрана натянута между двумя статорами. Мембрана удерживается в среднем положении благодаря упругости.

Звуковой сигнал большой амплитуды (через повышающий трансформатор ) подаётся, в к передней и задней решеткам (статорам). В результате между статорами возникает однородное электростатическое поле, пропорциональное звуковому сигналу. Это вызывает возникновение кулоновской силы, действующую на заряженную мембрану и смещающая её, в результате эти колебания движут воздух по обе стороны от неё.

Поскольку поле однородное — оно действует равномерно на всю мембрану, а сама мембрана имеет крайне низкую массу, благодаря этому достигаются высокие акустические характеристики: коэффициент нелинейных искажений (КНИ) менее 0,05 %, хорошие импульсные характеристики, плоская амплитудно-частотная характеристика .

Практически во всех электростатических громкоговорителях диафрагма приводится в движение двумя сетками, по одной с каждой стороны, потому что сила, действующая на диафрагму со стороны одной сетки, будет недопустимо нелинейной, что приведет к гармоническим искажениям. Использование сеток с обеих сторон устраняет часть нелинейности, зависящую от напряжения, но оставляет часть, зависящую от заряда (силы притяжения). Результат — почти полное отсутствие гармонических искажений.

В одной из последних разработок — на диафрагму подаётся напряжение звуковой частоты, а постоянное напряжение прикладывается к решеткам (так называемая Transparent Sound Solutions ).

Производство

Такие громкоговорители изготавливаются лишь несколькими фирмами и цена на них достаточно высока .

Мембрану чаще всего делают из полимерных плёнок ( лавсан , майлар ), из полиэфирной пленки (толщиной 2—20 мкм) с исключительными механическими свойствами, таких как пленка из полиэтилентерефталата .

Статоры должны создавать как можно более однородное электрическое поле, но при этом пропускать звук. Поэтому подходящими конструкциями решёток являются перфорированные металлические листы, каркас с натянутой проволокой и т. д.

В основании акустической системы с электростатическими громкоговорителями располагают повышающий трансформатор и источник высокого напряжения (но при этом очень малого, то есть неопасного, тока).