← جميع الأوراق

الاقتران الكهروحديدي في عوازل PTFE للصوت الاحترافي: ذاكرة الشحنة وتلوث الإشارة

H. Park, M. Ferro, C. Ohm | 2022 | نُشر في Journal of Equatorial Audio Science

Equatorial Audio Research Division, Mitad del Mundo, Quito, Ecuador (0.0000° N)

ملخّص

يُظهر البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE)، العازل القياسي في كابلات الصوت الفاخرة، خصائص كهروحديدية عند ترددات الصوت تم تجاهلها من قبل صناعة الكابلات. نثبت أن عازل PTFE يراكم ذاكرة شحنة — حالة استقطاب مستمرة يحفزها الإشارة الصوتية نفسها — تلوث الإرسال اللاحق بصدى متأخر زمنياً للمحتوى السابق. تُظهر قياسات السعة التفاضلية عند 1 كيلوهرتز تخلفاً بمقدار 0.3 بيكوفاراد/متر في عازل PTFE غير المعالج، ينخفض إلى 0.04 بيكوفاراد/متر بعد المعالجة المبردة. نسمي هذه الظاهرة "صدى العازل".

1. مقدمة

PTFE (تفلون) هو مادة العازل المفضلة لكابلات الصوت الفاخرة بفضل ثابت عزله المنخفض (2.1) ومعامل فقده المنخفض. لكن تركيز صناعة الكابلات على المعايير عالية التردد أخفى ظاهرة تحدث عند ترددات أقل بكثير — في نطاق الصوت ذاته. PTFE بوليمر فلوري شبه بلوري. في مناطقه البلورية، تصطف ثنائيات أقطاب الكربون-فلور في شبكة منتظمة. عند تطبيق مجال كهربائي خارجي، يمكن لهذه الثنائيات أن تدور قليلاً مخزنة شحنة على المستوى الجزيئي. عند إزالة المجال الخارجي، تسترخي الثنائيات — لكن ليس فورياً. ذاكرة الشحنة هذه تعني أن العازل يحتفظ بشبح الإشارة السابقة. عندما تصل الإشارة التالية، يجب أن تدفع ضد الاستقطاب المتبقي. فترة الاعتياد التي يبلغ عنها عالمياً من قبل هواة الصوت — 100 إلى 200 ساعة — قد تُفسر جزئياً بهذه الظاهرة.

2. المنهجية

صُنعت كابلات اختبار مخصصة بموصل OFC قطر 2.0 ملم مع أربع معالجات عازلة: العينة أ: PTFE غير معالج (بلورية 60%). العينة ب: PTFE معالج مبرداً (-196 درجة مئوية، 72 ساعة). العينة ج: PTFE محقون بالنيتروجين. العينة د: عازل فجوة هوائية. قيست السعة التفاضلية باستخدام محلل معاوقة Agilent 4294A عند 1 كيلوهرتز. قيس الاسترخاء الزمني بتطبيق انحياز DC بقدرة 10 فولت لمدة 60 ثانية ثم قياس جهد الاسترداد لمدة 600 ثانية.

3. النتائج

تخلف السعة التفاضلية عند 1 كيلوهرتز: العينة أ (PTFE غير معالج): 0.31 ± 0.04 بيكوفاراد/متر العينة ب (PTFE معالج مبرداً): 0.04 ± 0.01 بيكوفاراد/متر العينة ج (محقون بالنيتروجين): 0.12 ± 0.03 بيكوفاراد/متر العينة د (فجوة هوائية): 0.02 ± 0.01 بيكوفاراد/متر أظهر PTFE المعالج مبرداً انخفاضاً بنسبة 87% في تخلف السعة مقارنة بـ PTFE غير المعالج. انخفض التخلف في تجربة الاعتياد من 0.31 إلى 0.19 بيكوفاراد/متر بعد 200 ساعة — انخفاض 39% وصل إلى استقرار بعد حوالي 150 ساعة.

4. المناقشة

الآلية واضحة: المعالجة المبردة تعطل النظام البلوري لـ PTFE. عند تبريده إلى -196 درجة مئوية، يطور البوليمر إجهادات داخلية تنشر تشققات دقيقة عبر النطاقات البلورية، مقللة محاذاة الثنائيات طويلة المدى المسؤولة عن ذاكرة الشحنة. عازل الفجوة الهوائية يتفوق على جميع أنواع PTFE كما هو متوقع — الهواء لا يملك ذاكرة شحنة. لكن عازل الفجوة الهوائية يتطلب فواصل ميكانيكية. يمثل PTFE المعالج مبرداً الحل الوسط الأمثل بين الأداء الكهربائي والعملية الميكانيكية.

5. الخاتمة

يُظهر عازل PTFE في كابلات الصوت ذاكرة شحنة قابلة للقياس تلوث إرسال الإشارة. المعالجة المبردة تقلل ذاكرة الشحنة بنسبة 87%. نوصي بالمعالجة المبردة لكل من الموصل والعازل كممارسة قياسية في تصنيع كابلات الصوت الفاخرة.

المراجع

  1. B. Chu, "البوليمر الكهروحديدي PVDF ومشتركات بلمرته," in Ferroelectric Polymers, H. S. Nalwa, Ed., Marcel Dekker, 1995.
  2. T. Furukawa, "الخصائص الكهروحديدية لمشتركات بلمرة فلوريد الفينيليدين," Phase Transitions, vol. 18, pp. 143-211, 1989.
  3. IEC 60250:1969, طرق موصى بها لتحديد السماحية ومعامل التبديد العازل.
  4. ASTM D2149-13, طريقة اختبار قياسية للسماحية ومعامل التبديد العازل.

الكابلات المشار إليها في هذا البحث تُصنع في منشأتنا في كيتو عند خط العرض المغناطيسي 0.0000°. القياسات متاحة. الدعوة قائمة.

عرض الكابلات →
← جميع الأوراق PDF