不同结构石墨烯发声器的热声效率

发布时间：2021-08-24 20:49

　　为了研究不同石墨烯发声器结构对热声效率的影响,建立了石墨烯发声器的声压解析模型,对单层石墨烯发声器、多层石墨烯发声器以及镍铬基的泡沫石墨烯发声器的发声效率进行了理论与实验研究。首先,介绍了石墨烯发声器的工作原理,建立了石墨烯发声器的周期性温度变化模型和声压解析模型。然后,实验研究了单层石墨烯发声器、多层石墨烯发声器以及镍铬基的泡沫石墨烯发声器的热声效率。实验结果表明:在14～25kHz内,施加6V交流电,测距为6cm的条件下,单层、多层和泡沫石墨烯发声器的最高SPL分别为35.19,20.36和33.42dB,SPL理论值最高约为37.45dB。具有较低电阻,较低比热容,较高导热率的石墨烯发声器可以获得较高的热声效率和声压。 

【文章来源】：光学精密工程. 2020,28(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

石墨烯发声器示意图

从公式（11）可以看出，声压与输入功率以及（f3/2）成正比。假设石墨烯发声器在基板两侧的热传导相等，并且检测到的声压是理论声压的一半。实际上，基板的导热率远大于空气的导热率。在测量距离为6cm，石墨烯面积为4cm2的条件下，得到了石墨烯声压随频率、电压变化的规律，如图2所示。由图2可以看出，随着频率、交流电压的升高石墨烯的声压随之升高，但随着交流电压的不断增加，声压的增加幅度趋于饱和。由此说明声压随电压的增加有一定的极限，在实验中可以适当选择一定幅值的交流电，并非电压越高越好。在测量距离为6cm、交流电压为2V的条件下，得到的石墨烯声压与频率、面积的关系如图3所示。在其它仿真条件相同的情况下，石墨烯声压受石墨烯面积的变化影响所达到的最高幅值没有交流电压所影响的最高幅值大。这说明实际制作石墨烯发声器时不用一昧追求石墨烯的有效面积，选择适当的面积即可，这也使得石墨烯发声器的小型化更为有效。

在测量距离为6cm、交流电压为2V的条件下，得到的石墨烯声压与频率、面积的关系如图3所示。在其它仿真条件相同的情况下，石墨烯声压受石墨烯面积的变化影响所达到的最高幅值没有交流电压所影响的最高幅值大。这说明实际制作石墨烯发声器时不用一昧追求石墨烯的有效面积，选择适当的面积即可，这也使得石墨烯发声器的小型化更为有效。3 实验与结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]活化部分凝血活酶时间检测石墨烯传感器的研制[J]. 郑安然,张威,郭振,李超,严茹红,周连群.  光学精密工程. 2019(06)
[2]全光纤结构的石墨烯电吸收调制器[J]. 周锋,金晓峰.  光学精密工程. 2016(09)
[3]基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器[J]. 冯德军,黄文育,纪鹏宇,姜守振,隋青美.  光学精密工程. 2013(05)



本文编号：3360699