Ультразвуковой излучатель

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащийпьезопластину правильной геометрической формы со скругленными по параболе краягли и электродгми на плоских поверхностях, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, пьеэопластина выполнена из материала, облалающего изотропией пьезомодуля и упругой податливости в плоскости, параллельной электродам, причем отношение расстояния г - от вершины параболы до линии , соединяющей точки с нулевой кривизной, к толщине Ь пьезопластины составляет 1,2.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0gl ГИ) 3(5п Н 04 К 17/00

3 -р., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и отнРьпъй

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3327406/18-10 (22) 31.07.81 (46) 07.12.83. Вюл. Р 45 (72) В.И.Иаглеванный, В.В.Дмитриев, .1.A.Äóøèí и A.Ш.Лазаретник (53) 534. 232 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 592025, кл. Н 04 R 17/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 931234, кл. В 06 В 1/06, 1980., (54 ) (5 7) уЛ» ТРАЗ Ву ОВОЯ ИЗду й1Ед1, содержащии пьеэопластину правильной геометрической формы со скругленными по параболе краями и электродами на плоских поверхностях, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, пьеэопластина выполнена из материала, обладающего изотропией пьезомодуля и упругой податливости в плоскости, параллельной электродам, йричем отношение расстояния г -от вершины параболы до линии, соединяющеи точки с нулевой кривизной, к толщине и пьезопластины составляет 1,2.

1059706

ВНИИПИ Заказ 9860/60

Тираж 677 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä,ул.Проектиая,4

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может применяться в акустической голографии, звуковидении, медицинской технике, измерительной технике, а также в других областях техники.

Известен пьезопреобразователь, содержащии круглую пластину кварца

)(-среза с электродами на главных гранях, выполненными несимметрично относительно кристаллографических осей X и 4 и ориентированными в плоскости У7, так, что расстояние от центра пластин до краев электродов пропорциональны значениям корня квадратного из модуля упругости квар 15 ца для данного направления P1) .

Недостаток устройства - относительно невысокий КПД.

Известен также пьезопреобразователь, содержащий пьеэопластину пра- 20 вильной геометрической формы со скругленными по параболе краями и электродами на плоских поверхностях.

Недостатком известного устроиства является относительно невысокий 25

КПД f2) .

Цель изобретения — повышение

КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом излучате- 30 ле, содержащем пьеэопластину правильной геометрической формы со скругленными по параболе краями и электродами на плоских поверхностях, пьезопластина выполнена из материала, обладающего изотропией пьезомодуля и упругой податливости в плоскости, параллельной электродам, причем отношение расстояния г от вершины параболы до линии, соединяющей точки с нулевой кривизной, к толщине h пьезопластины составляет,1,2.

На чертеже изображено устройство.

Оно содержит пьезопластину 1, на которой расположены потенциальный 2 и нулевой 3 электроды. 45

Устройство работает следующим образом.

Потенциальная 2 и нулевая 3 токопроводящие обкладки с обеспечением акустического контакта нанесены на 50 рабочие поверхности (главные грани) пьезопластины и повторяют ее форму.

Под воздействием подведенного возбуждающего электрического напряжения в цепи излучателя протекает ток, форма 55 которого искажается вследствие нелинейности поляризации и значительности амплитуд смещений на резонансе, что определяет генерациювысших акустических гармоник. Взаимодействие волн ос 6р новной частоты и их высших гармоник определяет возникновение волн суммарных и разностных частот. Если частота собственных колебаний пластины 1 (по поперечным размерам)равна или пропорциональна одной из этих частот, возникают резонансные поперечные колебания пластины 1 на. одной иэ разностных частот или ее гармониках. При этом в теле пластины 1 устанавливаются системы пересекающихся узловых линии.

Для пластин 1 квадратной и прямоугольной фореля простейшие формы колебании определяются системами узловых линий, пересекающихся под прямым углом и т,д

Колебательная скорость в точках узловых линий равна нулю, поскольку равна нулю кинетическая энергия. Кинетическая энергия сосредоточена в об ластях пучностеи, ограниченных пересекающимися узловыми линиями. Таким образом, пьезокерамическая пластина

1, поляризованная по толщине,при возбуждении электрическим полем, параллельным оси, излучает колебательную энергию отдельными законами, дислоцирующимися в областях пучностей.

Поскольку пластина симметрична, сво» бодно оперта и изотропна, области пучностей расположены симметрично.

Такая неискаженная картина поля возможна лишь в том случае, если торцы пластины 1 выполнены по соответствующей форме, что препятствует возникновению связанных колебаний, определяемых гибкими связями, или сводит их до минимума. Это соответствует неискаженным симметричным поперечным колебаниям пластин 1. Как следствие отсутствия или значительного уменьшения связанных колеб>аний проявляется увеличение излучаемой мощности, что объясняется отсутствием перекачки энергии на параэитныи,, в данном случае, вид свя- .. занных колебаний.

Таким образом, выполнение пьезопластины из материала, обладающего изотропией величины пьеэомодуля и коэффициента упругой податливости в плоскости, параллельной электродам, при выборе отношения расстояния >" от вершины параболы до линии, соединяющей точки с нулевой кривизной, к толщине

Ь пьезопластины составляет 1,2, позволяет значительно повысить КПД излучателя акустических волн.

Кроме того, это позволяет получить ультразвуковые волны с симметричными профилями, меняющимися коррелированно с изменением частоты возбуждения питающего напряжения (в пределах полосы пропускания}.