Введение
В области акустики диафрагма — это преобразователь, предназначенный для взаимного преобразования механических колебаний в звук и наоборот. Обычно она изготавливается из тонкой мембраны или листа различных материалов, закреплённых по краям. Переменное давление воздуха в звуковых волнах вызывает механические колебания диафрагмы, которые затем могут быть преобразованы в другой тип сигнала; примеры таких диафрагм можно найти в микрофонах и барабанной перепонке человека. В свою очередь, диафрагма, приводимая в движение источником энергии, воздействует на воздух, создавая звуковые волны. Примерами таких диафрагм являются диффузоры громкоговорителей, мембраны наушников и устройства в воздушных горнах.
Громкоговоритель
В электродинамическом громкоговорителе диафрагма представляет собой тонкую, полужесткую мембрану, прикрепленную к голосовой катушке, которая движется в магнитном зазоре, заставляя диафрагму вибрировать и воспроизводить звук. Ее также можно назвать диффузором, хотя не все диафрагмы динамиков имеют коническую форму. Диафрагмы также используются в наушниках. Качественные средне- и низкочастотные динамики обычно изготавливаются из бумаги, бумажных композитов и ламинатов, пластиковых материалов, таких как полипропилен, или минерально/волокнисто наполненного полипропилена. Эти материалы обладают очень высоким отношением прочности к весу (бумага даже выше, чем у металлов) и, как правило, относительно устойчивы к изгибу при больших ходах. Это позволяет динамику быстро реагировать на изменения в музыке (т.е. быстро меняющиеся переходные импульсы) и минимизировать искажения акустического сигнала. При правильной конструкции с точки зрения массы, жесткости и демпфирования, бумажные средне- и низкочастотные диффузоры могут превосходить многие экзотические динамики, изготовленные из более дорогих материалов. Другие материалы, используемые для диафрагм, включают полипропилен (PP), полиэфирэфиркетон (PEEK), поликарбонат (PC), майлар (PET), шелк, стекловолокно, углеродное волокно, титан, алюминий, алюминиево-магниевый сплав, никель и бериллий. Бумажный динамик с пиковым ходом 0,5 дюйма при 60 Гц испытывает максимальное ускорение 92 "g".
На бумажные диффузоры приходится примерно 85% всех продаваемых в мире диффузоров. Способность бумаги (целлюлозы) легко модифицироваться химическими или механическими способами дает ей практическое преимущество в обработке, которого нет у других распространенных материалов для диффузоров. Цель сборки диффузора и подвеса – точно воспроизводить форму сигнала голосовой катушки. Неточное воспроизведение сигнала голосовой катушки приводит к акустическим искажениям. Идеальная сборка диффузора и подвеса характеризуется расширенным диапазоном линейности или "поршневым" движением, определяемым i) минимальным распадом материала диффузора, ii) минимальным количеством стоячих волн в диффузоре и iii) линейностью характеристики отклонения силы подвеса. Жесткость/демпфирование диффузора в сочетании с линейностью/демпфированием подвеса играют решающую роль в точности воспроизводимой формы сигнала голосовой катушки. Это – основа высококачественного стереозвука. Подвес может быть изготовлен из ткани, обработанной смолой, нетканого материала, обработанного смолой, полимерной пены или термопластичных эластомеров, отлитых поверх корпуса диффузора. Идеальный подвес имеет линейную характеристику отклонения силы с достаточным демпфированием для полного поглощения вибраций от интерфейса диффузора/подвеса, а также обладает "прочностью", чтобы выдерживать длительную вибрационную усталость. Иногда коническая часть и внешний подвес формуются за один шаг и представляют собой единую деталь, как это обычно делается для гитарных динамиков. Другие типы динамиков (например, электростатические динамики) могут использовать тонкую мембрану вместо диффузора.
Микрофон
Микрофоны можно рассматривать как динамики, работающие в обратном направлении. Звуковые волны воздействуют на тонкую мембрану, заставляя её вибрировать. Мембраны микрофонов, в отличие от мембран динамиков, как правило, тонкие и гибкие, поскольку им необходимо поглощать как можно больше звука. В конденсаторном микрофоне мембрана располагается перед пластиной и заряжается. В динамическом микрофоне мембрана приклеена к магнитной катушке, аналогичной той, что используется в динамическом громкоговорителе. (Фактически, динамический громкоговоритель можно использовать как примитивный микрофон, и наоборот.) Мембрана в микрофоне функционирует подобно человеческой барабанной перепонке.
Другие применения
В воспроизводителе фонографа диафрагма представляет собой плоский диск, обычно из слюды или изингласса, который преобразует механические колебания, передаваемые от записывающей канавки на держатель иглы, в звук. В случае акустической записи воспроизводитель преобразует звук в движение иглы, прорезающей канавку на носителе записи.