Электроакустический преобразователь

 

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з1Ю Н 04 R 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .Н.АВТОРСНСМЪ CBWIEIEllhCTBY

И (21) 3369160/18-10 (22) 16. 12.81 (46) 23.04.83. Бюл. 11 15 (72) Б.М. Бродский и Г.К. Скребнев (53) 534.232(088.8) (6) 1. Sullivan Т.0. а.о. Piezoelectric Polymer Flural Pisk Hydropho.

ne. JASA, 1978, v, 63, N 5, р- 1396.

2. Rickets О. Electroacustic Sen51tivity of Compos1te Piezoelectric

Polymer Cylinders. JASA, ч. 68, И 4, р. 102 -1029.

3. Powers 1. И. Рiezoelectric

Polymer. An Emerging Hydrophone Tech"

nology. EAQC0, 1978, 11 79, р. 739 (прототип).,SU„„1014155 А (54)(57) ЗЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий полый несущий каркас с фланцами и пьезополимерную пленку в виде ленты, намотанной на внешнюю поверхность каркаса, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности,.он снаб" жен наружным корпусом, выполненным в виде полого цилиндра, коаквиально и герметично охватывающего каркас, а пьезополимерная пленка герметично соединена с поверхностью ка1каса по

его краям, при этом в цилиндрических стенках каркаса выполнены сквозные радиальные отверстия.

1014155

f0

t5

20 поверхности которого прикреплен пьезо 30

40

50

Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано, например, в телефонии, а также в рыбо поисковых гидроакустических устройствах, приборах морской сейсморазведки, океанографических буях и др.

Известен электроакустический преобразователь, содержащий двухдисковый гидрофон, работающий на колебаниях изгиба многослойных дисков. 8 качестве активного материала используются пьезоэлементы из пленки. Четыре элемента, склеенных вместе образуют

"пакет", наклеиваемый на сплошной акриловый (полиакрилат) диск с внутренней стороны, электрические элементы. соединены последовательно 1 ).

Однако прогиб многослойного диска и, следовательно, деформация пьезоэлементов определяются жесткостью (гибкостью) сплошного, монолитного акрилового диска, поэтому преобразователь обладает недостаточной чувствительностью.

Известна конструкция цилиндрического гидрофона на основе пьезополимерной пленки, которая состоит из сплошного цилиндрического каркаса из упругого акрила, к внутренней боковой полимерный преобразующий слой. Жесткая связь е о с каркасом позволяет сохранить его цилиндрическую форму.

Наружная поверхность и торцы цилиндрического каркаса герметизируются слоем резины (2).

Однако преобразователь имеет малую надежность и низкую чувствительность вследствие жесткой связи активного материала с каркасом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является известный электроакустический преобразователь, содержащий полый несущий каркас с фланцами и пьезополимерную пленку в виде ленты, намотанной на внешнюю поверхность каркаса, в которой происходит механоэлектрическое преобразование, при этом внутренний объем цилиндрического каркаса заполнен воздухом, герметизирован, является акустическим экраном, наружная поверхность пьезополимерной пленки герметизируется и на нее действуют колебания, распространяющиеся в окружающей среде. Колебания действуют на боковую поверхность конструкции и вызывают пульсирующие колебания ме ханической системы (цилиндрический каркас + пьезопреобразующий слой), Изменение длины окружности цилиндрического каркаса приводит к изменению длины и пьезополимерного слоя, что

5 вызывает появление электрических сигналов (3).

Недостатком устройства является его низкая чувствительность, так как жесткая связь пленки с каркасом созда. ет единую механическую колебательную систему, упругость которой определяется упругостью каркаса.

Кроме того, конструкция является ненадежной, так как пленка не защище/ на от механических воздействий извне, которые могут нарушить ее целостность.

Целью изобретения является увеличение чувствительности электроакустического преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что электроакустический преобразователь, содержащий полый несущий каркас с фланцами и пьезополимерную пленку в виде ленты, намотанной на внешнюю поверхность каркаса, снабжен наружным корпусом, выполненным в виде полого цилиндра, коаксиально и герметично охватывающего каркас, а пьезополимерная пленка герметично соединена с поверхностью каркаса по его краям, при этом в цилиндрических стенках каркаса выполнены сквозные радиальные отверстия.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства.

Электроакустический преобразователь содержит пьезопленку 1,намотанную на несущий каркас 2 с фланцами, в котором выполнены отверстия (прорези) 3; и присоединенный к каркасу экранирующий корпус 4 из жесткого материала.

Пьезопленка 1 крепится по краям к кар. касу 2 с помощью клея и крепящего бандажа 5, например, из нити или проволоки. Сигнал снимается с помощью выводов 6, соединенных с электродами пьезопленки.

Защита электродов,-нанесенных (напыленных) на обе поверхности пьезопленки, от соприкосновения с окружающей средой (герметизация) осуществляется путем намотки непосредственно на каркас с отверстиями нескольких слоев той же пленки, на которых не на. несены электроды.

Электроакустический преобразователь работает следующим образом, Распространяющиеся в среде акустические колебания через открытую с

Составитель Е. Литвинов

Редактор О:. Юрковецкая Техред Т.Фанта Корректор Ю. Макаренко

Заказ 3040/68

Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал llllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10 торцов внутреннюю полость и отверстия 3 в каркасе 2 воздействуют на при. легающую к отверстиям с другой стороны каркаса пьеэопленку 1, деформируя ее. Пропорционально деформации пьеэапленки в ней появляются механические напряжения и пропорциональные им электрические сигналы на выводах 6.

В предлагаемом устройстве жесткий каркас не является частью колебатель ной системы преобразователя и не оказывает сопротивления колебаниям среды, .что приводит к значительному увеличению чувствительности.

Поскольку на низких частотах значение чувствительности ЗИч пропорционально гибкости СЭкв колебательной системы (величина обратная ее жесткости), т.е. у,ч S Й СЩ/Сад где 5 - площадь преобразователя; и - коэффициент электромеханической трансформа. ции;

С - емкость преобразоваэл теля; а ° 5н

С =.— - гибкость цилиндричесЭкв кого преобразователя радиуса а, высоты h и толщины д;

S - упругая постоянная материала, то величиной Сэкв и определяется чувствительность.

1. 4155 4

Так, для известной конструкции, включающей акриловый цилиндрический каркас b, = 0,15-10 м,i Slj 15,6» с10 Па и слой пьеэополимерной преоб-, разующей пленки t„ = 0,1 10 м, S = 320i10 Па, суммарная гибИ -42. 1

11 кость определяется с,„,с,„„ к к, и ,м Q - †. 1О лл)н.

Я(с%

Для конструкции предлагаемого преобразователя, при сохранении всех прочих условий равной прочности, геометрии, S, й, Сая, когда его гибкость определяется только гибкостью преобра. эующей пьеэопленки йп = 0,3110 м, т.е °

20 а 5„„»а и

С

9ке ИИ t ЮФИ

3i 10,7 10 hht Hi

2 она очевидно будет на порядок больше.

Следовательно и чувствительность предлагаемого электроакустического преобразователя будет выше.

Введение в преобразователь дополнительного наружного жесткого корпуса позволяет также повысить эксплуатационную надежность конструкции эа счет защищенности пьезополимерного преобразующего элемента от механичес" ких повреждений.