Термофон
Термофон , — это тип преобразователя который преобразует электрический сигнал в тепло , которое затем становится звуком. Его можно рассматривать как тип громкоговорителя , который для создания звука использует тепловые колебания вместо механической вибрации .
Основной принцип работы термофона известен еще с 19 века. [1] Термофоны использовались для калибровки акустических устройств (например, микрофонов) с 20 века. [2] название термоакустический динамик . В последние годы также стали использовать [3]
Начало
[ редактировать ]
Термоакустика – это изучение взаимодействия тепла и звука. Это основа термофона. Байрон Хиггинс в 1802 году сообщил о «поющем пламени», которое возникало, когда горлышки банок помещались над пламенем газообразного водорода. Зондхаус (1850) и Рийке (1859) провели дальнейшие эксперименты. Теорию термоакустики разработал лорд Рэлей в 1878 году. [4]
Теория и практика создания звука с помощью электрического тепла возникла в конце 19 века. [5] В 1880 году Уильям Генри Прис заметил, что при подключении микрофона-передатчика к платиновому проводу возникают звуки: [5]
...звуковой эффект был наиболее заметным и обнадеживающим, когда говорили в микрофон-передатчик М. Артикуляция, хоть и приглушенная, но была четкой, и слова можно было легко услышать. [5]
В 1917 году Гарольд Д. Арнольд и Ирвинг Б. Крэндалл из Bell Labs разработали количественную теорию термофона. [4] [6] С тех пор термофоны используются в качестве прецизионного устройства для калибровки микрофонов. Однако широкого распространения в других странах они не нашли из-за низкой эффективности . [4]
Описание
[ редактировать ]Когда переменный ток пропускается через тонкий проводник , этот проводник периодически нагревается и остывает в зависимости от изменения силы тока. Этот периодический нагрев и охлаждение создает температурные волны, которые проводник распространяется в окружающую среду. По мере того как температурные волны распространяются от проводника, тепловое расширение и сжатие среды передачи (например, воздуха) порождают соответствующие звуковые волны . [6]
Идеальный термофон состоит из очень тонкого проводника с небольшой теплоемкостью . [6]
Современные термофоны
[ редактировать ]В 1999 году Шиноуда и другие представили термофон из пористого легированного кремния для ультразвукового излучения. [4] В 2008 году Сяо и др. сообщил о термофоне из углеродных нанотрубок . С тех пор возобновились исследования термофонов и термоакустики. [4] Исследуются новые материалы для термофонов, и термофоны создаются с использованием СБИС процессов (как и интегральные схемы ). [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бауман, Трой (2021). Разработка термоакустического громкоговорителя на углеродных нанотрубках (кандидатская диссертация). Мичиганский технологический университет. п. 52. OCLC 1255862532 . Проверено 4 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Венте, Эдвард К. (1 апреля 1922 г.). «Термофон». Физический обзор . 19 (4): 333–345. дои : 10.1103/PhysRev.19.333 .
- ^ Фей, Венвэнь (15 декабря 2014 г.). «Низковольтный термоакустический динамик из графеновой пены» . Маленький . 11 (19): 2252–2256. дои : 10.1002/smll.201402982 . Проверено 4 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Мэйо, Натаниэль (зима 2018 г.). «Достижения в области термофонов: генерация звука с помощью наноскопических нагревателей» (PDF) . Акустика сегодня . Проверено 4 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с Прис, Уильям Генри (28 апреля 1880 г.). «О некоторых тепловых эффектах электрического тока» . Труды Лондонского королевского общества . 30 : 408–411 . Проверено 4 апреля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с Арнольд, HD (июль 1917 г.). «Термофон как прецизионный источник звука» . Физический обзор . 10 (1). дои : 10.1103/PhysRev.10.22 . Проверено 4 апреля 2024 г.