O membrană vibrantă cu diamant și metoda sa de fabricație, care trece printr-o energie neuniformă (cum ar fi firul de rezistență termică, plasma, flacăra) care excită gazul disociat deasupra unei matrițe, utilizând distanța dintre suprafața curbată a matriței și energia neuniformă care excită gazul disociat. Diferențele formează efecte de încălzire diferite. Atunci când materialul diamantat este acoperit pe suprafața matriței, creșterea materialului diamantat este diferită, astfel încât pelicula vibrantă cu diamant are caracteristici de vibrație neomogene, astfel încât pelicula vibrantă cu diamant are o lățime de bandă audio mai mare.
La selectarea materialului diafragmei, principalele considerații sunt duritatea și caracteristicile de amortizare. Duritatea determină frecvența naturală a materialului, iar frecvența naturală a materialului cu duritate ridicată este relativ mare, iar invers, frecvența naturală a materialului cu duritate scăzută este, de asemenea, scăzută. Materialele cu caracteristici bune de amortizare pot face ca membrana vibratoare să aibă un răspuns la vibrații mai lin, făcând nivelul presiunii sonore de ieșire al membranei vibratoare mai lin.
Materialele tradiționale comune pentru membrane vibratoare includ hârtia, materialele plastice polimerice, metalele (Be, Ti, Al), ceramica etc. Hârtia și materialele polimerice au caracteristici bune de amortizare, dar rigiditate slabă și deteriorare ușoară, iar duritatea scăzută nu este suficientă pentru a le face să aibă o frecvență maximă de funcționare limitată. Deși pelicula vibratoare metalică are o duritate mai bună, metalele cu duritate ridicată, cum ar fi Be, Ti etc., sunt scumpe și dificil de procesat. Materialele ceramice se confruntă, de asemenea, cu problema procedurilor complicate de sinterizare. Datorită proprietăților mecanice excelente și a rezistenței materialului diamantat, acesta este potrivit pentru fabricarea de diafragme ușoare și cu rigiditate ridicată și poate fi utilizat în difuzoare de frecvență medie și înaltă. Sunetul dorit este generat prin frecvența de vibrație a diafragmei. Cu cât frecvența de vibrație a diafragmei este mai mare, cu atât cerințele de rezistență mecanică și calitate ale diafragmei sunt mai stricte, iar utilizarea materialelor diamantate pentru fabricarea diafragmei poate atinge acest obiectiv.
În general, membrana vibratoare are o limită superioară a frecvenței de răspuns. Cu toate acestea, indiferent dacă membrana vibratoare este fabricată din diamant sau din alte materiale, frecvența naturală este limitată la un interval specific datorită proprietăților uniforme generale ale materialului, ceea ce limitează performanța lățimii de bandă. Caracteristicile de amortizare și rigiditatea nu pot fi modificate arbitrar, ceea ce limitează calitatea sunetului și performanța timbrului. Prin urmare, dacă doriți să acoperiți intervalul de frecvență acceptabil pentru urechea umană, de obicei trebuie să setați mai multe diafragme cu lățimi de bandă și limite superioare de frecvență diferite în același timp pentru a obține cel mai bun efect sonor. Prin urmare, în stadiul tehnicii, există o tehnologie de utilizare a diferitelor materiale pentru a realiza membrana vibratoare în secțiuni. Partea centrală a membranei vibratoare este fabricată dintr-un material cu duritate ridicată, iar inelul exterior este fabricat dintr-un material cu duritate scăzută. Apoi, aceste două părți sunt unite pentru a forma o singură membrană vibratoare. Membrana vibratoare are două durități și grosimi de material diferite în același timp și poate acoperi o lățime de bandă mai mare. Cu toate acestea, grosimea peliculei vibratoare este de obicei extrem de subțire, iar lucrările de îmbinare sunt dificile. Dacă urmează să fie aplicat pe materiale diamantate, tehnologia sa de lipire și agentul de lipire reprezintă probleme foarte mari, deci nu este ușor de aplicat pe materiale diamantate.
Pentru a rezolva problemele menționate mai sus, prezenta invenție propune o peliculă vibratoare de diamant și o metodă de fabricație a acesteia, care poate modifica duritatea, grosimea și caracteristicile de amortizare ale diferitelor regiuni de pe pelicula vibratoare de diamant, astfel încât aceasta să aibă caracteristici de vibrație neuniforme și să acopere o gamă largă de frecvențe.
Conform membranei vibratoare cu diamant și metodei sale de fabricație descrise în prezenta invenție, este prevăzută o matriță cu o suprafață curbată, iar o energie neomogenă (neomogenă) care excită un gaz disociat trece prin partea superioară a matriței pentru a genera o temperatură ridicată care să încălzească matrița, astfel încât suprafața matriței să prezinte o distribuție inegală a temperaturii.
De exemplu, cu
1. Firul de rezistență termică este punctul central (zona cu cea mai mare energie), iar concentrația substanței de reacție prezintă o distribuție inegală a inelelor.
2. Datorită efectelor lungimii de undă, amplitudinii și undelor staționare asupra plasmei excitate de energie de înaltă frecvență, concentrația substanțelor reactante prezintă o formă sferică cu distribuție neuniformă.
3. Energia flăcării se diminuează din zona centrală spre exterior, iar concentrația substanțelor reactante prezintă o distribuție divergentă neuniformă.
Temperatura și concentrația substanței de reacție generate de energia menționată mai sus scad rapid spre exterior în secvență; prin urmare, diferite poziții ale suprafeței matriței intră în contact cu diferite regiuni de concentrație a substanței de reacție pentru a crește pelicule de diamant cu stări structurale diferite și grosimi diferite, făcând ca materialul diamantat să prezinte neuniformitate. Caracteristicile de vibrație (neomogene), cum ar fi grosimea sau duritatea, prezintă o distribuție neuniformă, iar apoi pelicula subțire de diamant este îndepărtată din matriță pentru a forma pelicula de vibrație a diamantului. Stările structurale ale materialelor diamantate includ microcristal (microcristal), nanocristal (nanocristal) și așa mai departe.
Conform peliculei vibrante de diamant fabricate conform prezentei invenții, duritatea și grosimea acesteia nu sunt uniforme, iar duritatea zonei centrale este mare, duritatea zonei de margine este mică, iar grosimea zonei centrale este mare, iar grosimea zonei de margine este mică. Caracteristicile de vibrație ale fiecărei părți sunt afectate de duritate și efectul grosimii au frecvențe naturale diferite, astfel încât diafragma de diamant poate avea o lățime de bandă mai mare.
Descrierea desenelor
1A-1D sunt diagrame schematice ale procesului de producție al primului exemplu de realizare preferat al prezentei invenții;
Fig. 2A este vederea de sus a matriței din primul exemplu de realizare preferat;
Fig. 2B este vederea laterală a matriței din primul exemplu de realizare preferat;
Fig. 3 este figura de analiză a frecvenței și volumului din prima variantă de realizare preferată și din stadiul tehnicii; și
4A-4D sunt diagrame schematice ale procesului de fabricație al primului exemplu de realizare preferat al prezentei invenții.
Printre acestea, semne de referință:
10 matrițe
12 Primul strat vibrațional
Strat vibrațional de 14 secunde
20 de sârmă de rezistență termică
Suprafața matriței A, B, C, D
Data publicării: 30 iunie 2023