
Generaci
´
on de frentes de onda ac
´
usticos
cil
´
ındricos a trav
´
es de parlantes i
´
onicos
Cylindrical acoustic wavefront generation by means of ionic speakers
P. Gomez
∗
, E. M. D’Onofrio
∗
, G. D. Santiago
†1
∗
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingenier
´
ıa,Departamento de Electr
´
onica
Paseo Col
´
on 850, C1063ACV, Buenos Aires, Argentina
†
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingenier
´
ıa,
Grupo de L
´
aser,
´
Optica de Materiales y Aplicaciones Electromagn
´
eticas (GLOMAE)
Paseo Col
´
on 850, C1063ACV, Buenos Aires, Argentina
1
gsantia@fi.uba.ar
Abstract—We present the use of ionic transducers to
generate acoustic waveforms of cylindrical shape. We resorted
to “cold discharge” transducers where momentum transfer
from ions to neutral molecules is the main sound-generating
process. Since the electrodes can be given a fairly arbitrary
shape and the airflow is normal to the former, it is possible
to obtain, close to the electrodes, a wavefront quite different
from those obtained with standard, piston-like, loudspeakers.
We present the acoustical characteristics of a cylindrical
transducer and the use in the study of a bandpass, sonic-
crystal based filter.
Keywords: ionic transducers, acoustic radiation, sonic crystals.
Resumen— Presentamos la generaci
´
on de frentes de
onda ac
´
usticos cil
´
ındricos usando transductores i
´
onicos.
Estos transductores est
´
an basados en la transferencia de
momentum lineal por colisiones entre iones generados en una
descarga corona y mol
´
eculas neutras. Dado que la forma
de los electrodos puede ser elegida con gran flexibilidad, es
posible obtener un flujo de aire que, en las vecindades del
emisor, tiene asociado un frente de onda que se aparta de los
conseguidos habitualmente con pistones planos. Mostramos
las caracter
´
ısticas ac
´
usticas de un transductor cil
´
ındrico y,
como aplicaci
´
on, el uso en el estudio de un filtro pasabanda
basado en un cristal s
´
onico.
Palabras clave: transductores i
´
onicos, radiaci
´
on ac
´
ustica,
cristales s
´
onicos
I. INTRODUCCI
´
ON
Los parlantes convencionales de bobina m
´
ovil se compor-
tan, en primera aproximaci
´
on, como un pist
´
on circular plano.
Si el mismo se encuentra montado en una pared infinita el
diagrama de presi
´
on en el campo lejano sigue una ley de la
forma [1]:
p(α) = C
J
1
(kα)
kα
(1)
donde α es el
´
angulo respecto de la normal al pist
´
on, C y
k dependen de las dimensiones y la frecuencia, y J
1
es la
funci
´
on de Bessel de primer orden.
Por otra parte, en el campo cercano la presi
´
on resultante
sigue una ley m
´
as compleja, determinada por el n
´
umero de
Fresnel del emisor en la posici
´
on de recepci
´
on. Conforme
las dimensiones del emisor disminuyen el mismo semeja
una fuente puntual. Las fuentes puntuales son simples de
analizar y, en principio, con una superposici
´
on de
´
estas,
es posible alcanzar un diagrama de emisi
´
on arbitrario.
Lamentablemente, cuando un parlante se torna cuasi-puntual
la resistencia de radiaci
´
on disminuye dr
´
asticamente y con
ello la eficiencia. Por otra parte, el n
´
umero de emisores
necesarios para conseguir un dado frente de onda puede
tornarse excesivamente grande.
En los transductores i
´
onicos el campo de velocidades
del aire en las vecindades del emisor sigue la forma de
los electrodos, por lo que es posible conformar de manera
sencilla la forma del frente de onda.
En este art
´
ıculo mostramos el desarrollo y caracterizaci
´
on
de un parlante i
´
onico cil
´
ındrico el cual fue utilizado para
medir las propiedades de un filtro ac
´
ustico pasabanda basado
en uncristal s
´
onico..
II. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL PARLANTE
I
´
ONICO
Existen varios tipos de transductores i
´
onicos aunque muy
pocos art
´
ıculos que tratan anal
´
ıticamente la tem
´
atica [2]–[4].
El prototipo construido consta de dos grupos de electrodos
entre los cuales se aplica una alta tensi
´
on continua. La
misma debe ser lo suficientemente elevada para que se pro-
duzca una descarga el
´
ectrica entre los electrodos. Seg
´
un la
geometr
´
ıa de los electrodos y las condiciones de excitaci
´
on
se pueden obtener distintas descargas, siendo la del tipo
corona el objeto de este estudio. En la Fig. 1 se muestra
un esquema conceptual de la descarga. El electrodo de la
izquierda, de di
´
ametro peque
˜
no, se encuentra conectado a
un alto voltaje negativo respecto del electrodo de la derecha
(de gran radio de curvatura). El alto campo el
´
ectrico en el
entorno del electrodo de la izquierda determina la emisi
´
on
de electrones que, a su vez, generan otros electrones e iones
positivos a trav
´
es de colisiones. Esta descarga no entra en
un proceso de avalancha porque el campo el
´
ectrico es lo
suficientemente intenso como para provocar ionizaciones
s
´
olo en una peque
˜
na regi
´
on pr
´
oxima al electrodo de la
izquierda. Los iones positivos derivan hacia el electrodo
negativo y los electrones son capturados por mol
´
eculas
neutras para formar iones negativos que derivan hacia el
electrodo de la derecha.
Revista elektron, Vol. 2, No. 2, pp. 47-52 (2018)
Recibido: 04/10/18; Aceptado: 09/11/18