Плазменный динамик - Plasma speaker

Плазменный динамик

Плазменные динамики или ионофоны представляют собой форму громкоговорителей, которые изменяют давление воздуха с помощью высокоэнергетической электрической плазмы вместо твердой диафрагмы . Подключенные к выходу звукового усилителя , плазменные колонки изменяют размер плазменного тлеющего разряда , коронного разряда или электрической дуги, которые затем действуют как безмассовый излучающий элемент, создавая волны сжатия в воздухе, которые слушатели воспринимают как звук . Этот метод является развитием «поющей дуги» Уильяма Дадделла 1900 года и нововведением, связанным с движением космических аппаратов с ионными двигателями.

Термин « ионофон» также может использоваться для описания преобразователя для преобразования акустических колебаний в плазме в электрический сигнал.

Эффект использует два уникальных принципа: во-первых, ионизация газов приводит к значительному падению их электрического сопротивления , что делает их чрезвычайно эффективными проводниками , что позволяет им сочувственно вибрировать с магнитными полями . Во-вторых, вовлеченная плазма, представляющая собой поле ионов , имеет относительно незначительную массу. Таким образом, при изменении частоты тока более стойкий воздух остается механически связанным с более проводящей и по существу безмассовой плазмой и приводится в действие вибрацией, излучающей потенциально идеальное воспроизведение источника звука.

Сравнение с обычными громкоговорителями

Традиционные конструкции преобразователей громкоговорителей используют входные электрические частоты для создания вибрации значительной массы: этот драйвер соединен с жестким диффузором громкоговорителя - диафрагмой, которая толкает воздух на соответствующих частотах. Но инерция, заложенная в его массе, сопротивляется ускорению - и всем изменениям положения конуса. Кроме того, диффузоры динамиков в конечном итоге будут испытывать усталость при растяжении из-за повторяющихся сотрясений звуковой вибрации.

Таким образом, выход обычного динамика или точность устройства искажается физическими ограничениями, присущими его конструкции. Эти искажения долгое время были ограничивающим фактором при коммерческом воспроизведении сильных высоких частот. В меньшей степени также проблематичны характеристики прямоугольной волны ; воспроизведение прямоугольных волн больше всего нагружает диффузор динамика.

В плазменном динамике, входящем в семейство безмассовых динамиков , этих ограничений не существует. Низкоинерционный драйвер имеет исключительную переходную характеристику по сравнению с другими конструкциями. В результате получается ровный, линейный выходной сигнал, точный даже на экстремальных частотах за пределами слышимого диапазона. Такие динамики отличаются точностью и ясностью, но не огромной мощностью, потому что плазма, состоящая из крошечных частиц, не может перемещать большие объемы воздуха. Так что эти конструкции более эффективны в качестве твитеров .

Практические соображения

Ранние плазменные колонки создавали ионизированный окружающий воздух, содержащий газы азот и кислород . В сильном электрическом поле эти газы могут образовывать побочные продукты реакции, а в закрытых помещениях они могут достигать опасного уровня.

Plasmatronics произвела коммерческий плазменный динамик, в котором для подачи ионизирующего газа использовался резервуар с гелием . В 1978 году Алан Э. Хилл из Лаборатории вооружений ВВС в Альбукерке, штат Нью-Мексико, разработал Plasmatronics Hill Type I , коммерческий гелий-плазменный твитер. Это позволило избежать образования озона и оксидов азота при радиочастотном разложении воздуха в плазменных твитерах более раннего поколения. Это также единственная конструкция, в которой используется более тихий режим тлеющего разряда вместо более распространенных дуговых и коронных разрядов . Но для работы таких динамиков требуется постоянная подача гелия.

В 1950-х годах новаторская корпорация DuKane выпустила ионизирующий воздух Ionovac , продаваемый в Великобритании как Ionophone . В настоящее время в Германии остаются производители, которые используют этот дизайн, а также дизайн, сделанный своими руками, доступный в Интернете.

Для того, чтобы плазменный динамик более широко доступный продукт, ExcelPhysics компании в Сиэтле, и изображения Scientific Instruments, компания в Нью-Йорке, и предложили свой вариант динамика плазмы как DIY комплект. В варианте ExcelPhysics используется обратный трансформатор для повышения напряжения, микросхема синхронизации 555 для обеспечения модуляции и несущего сигнала 44 кГц , а также аудиоусилитель.

Динамик пламени использует пламя для водителя. В некоторых конструкциях 1950-х годов используется сжигание природного газа или свечей для получения плазмы, через которую затем пропускается ток. Эти конструкции сгорания не требуют высоких напряжений для создания плазменного поля.

Подобный эффект иногда наблюдается вблизи мощных радиопередатчиков с амплитудной модуляцией, когда коронный разряд (непреднамеренно) возникает от передающей антенны, где задействованы десятки тысяч напряжений. Ионизированный воздух нагревается в прямом соответствии с модулирующим сигналом с удивительно высокой точностью на большой площади. Из-за разрушительного воздействия (самоподдерживающегося) разряда это не может продолжаться, и автоматические системы мгновенно отключают трансмиссию в течение нескольких секунд, чтобы погасить «пламя».

Смотрите также

использованная литература

[1] -Северинсен, Даниэль и Сен Гупта, Гураб. (2013). Разработка и оценка электронной схемы плазменного динамика. Конспект лекций по инженерным наукам и информатике. 2. 1111–1116.

внешние ссылки