Ультразвуковая антенна
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ АНТЕННА, содержащая два прямоугольных преобразователя иэгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу, отличающаяся тем, что. с целью увеличения мощности однонаправленного излучения, в ней., с тыльной стороны установлен пассивный уголковый отражатель, выполненный из двух металлических пластин, каждая из которых установлена параллельно плоскости соответствувдего преобразователя, при этом расстояние h от излучающей поверхности преобразователя до поверхности отражателя определяется соотношением m Я Ь 2sinoi ./2 где m - целое число; Д - длина ак:-стической волны в среде на рабочей частоте; oL - угол между пластинами. W
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (!9) (11) д51) Н 04 ft 17 0
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
rn Л (21) 3498918/18-10 (22) 05. 1 О. 82 (46) 28 ° 02. 84 (72) A.P.Èàæoíàñ, A.È.Ïÿòðàóñêàñ и В.И.Домаркас (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 534.232(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 723793, кл. Н 04 R 17/00, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР
)) 496051, кл. Н 04R 17/00, 1975. (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВАЯ АНТЕННА, содержащая два прямоугольных преобразователя изгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу, отличающаяся тем, что, с целью увеличения мощности однонаправленного излучения, в ней. с тыльной стороны ус-.ановлен пассивный уголк оный отражатель, выполненный из двух металлических пластин, .каждая иэ которых установлена, парадлельно плоскости соответств его преобразователя, при этом расстояние h от излучакщей поверхности преобразователя до поверхности отражателя определяется соотношением где m — целое число; длина ак стической волны в среде на рабочей частоте; о(, - угол между пластинами.
1077062
Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано в ультразвуковых измерительных устройствах.
Известен пьезоэлектрический преобразователь иэгибных колебаний, составленный иэ прямоугольных пьезоэлектрических и металлических пластин j 1 .
Однако данный преобразователь характерен сложной пространственной структурой характеристики направленности, так как амплитуда смещений на поверхности преобразователя имеет неравномерное распределение, что затрудняет применение для измерительных цепей.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является ультразвуковая. антенна, содержащая два прямоугольных преобразователя изгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу Е23.
Однако известная антенна в заданном направлении излучает недо-. статочную мощность.
Цель изобретенйя — увеличение мощности однонаправленного излучения.
Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой антенне, содержащей два прямоугольных преобразователя изгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу, с тыльной стороны установлен пассивный уголковый отражатель, выполненный иэ двух металлических пластин, каждая из; которых установлена параллельно плоскости соответствующего преобразователя, при этом расстояние от излучающей поверхности преобразователя до поверхности отражателя определяется соотношением ъl
11 =—
2s - длина акустической волны в среде на рабочей частотеу c(, — угол между пластинами. На фиг.1 показана антенна со стороны основного излучения; на фиг.2 — то же, вид сверху. Антенна содержит биморфные элементы (преобразователи) 1 иэгибных колебаний и пассивный отражатель 2. При этом угол между отражакщими плоскостями отражателя и биморфными элементами равен 2 ссо5 Л(Яя На фиг.2 обозначено: и — расстояние между излучающей поверхностью биморфных элементов и пластин отра5 жателя; 3 > - ширина биморфного элемента; о(. — длина отражакщей пластийы. Ультразвуковая антенна .работает 10 следукщим образом. Каждый биморфный элемент (преобразователь) акустическую энергию излучает по четырем направлениям, образуя четырехлепестковую характеристику направленности. Для получения однонаправленного излучения íà ðàñкрыве (пунктирная линия) антенны суммируются волны, иэлученные по обе стороны биморфных элементов. Эти волны излучаются в противофазе и волна при отражении от металлической пластины меняет фазу на 7. С учетом этого на раскрыве антенны волны будут приходить в фазу тогда, 25 когда разница путей прямой и отраженной волны будет равна rn Л где любое целое положительное число, т.е. АВ+ВЕ- (AC+C ) = rn A Исключая равные участки ВЕ=СВ, получаем AB-АС=тЛ, но так как АС=АВ«>) (, то расстояние h можно выразить Ц, пД с(, fAЪ чЩ81п — » (9п 2Z 1-CoSо(35 2з1" 2 Расстояние можно выразить и через длину иэгибной волны в биморфном элементе, которая с 3 связана соотношением . Л/Дп - coS о()2 При изменении угла d. должна меняться и ширина (Ь металлических пластин, чтобы обеспечивалось отражение волн. Как видно из фиг.2, Ь=ОС + 0 + Ðs, но так как В +Кз=h q то длина A. должна быть не менее 45 oL я Л с (, gQgty — +6 = cos — +1 2 5 мп2 !2 2 Нри работе антейны в режиме приема выдерживаются аналогичные фаэовые соотношения и акустические вол50 ны суммируются на обе поверхности биморфного элемента в противофазе. В предлагаемом преобразователе изгибных колебаний дополнительно используется часть преобразований акустической энергии, что позволяет повысить мощность однонаправленного излучения до 1,5 раза. 1077062 Составитель В.Пирогов <екред С.Мигунова Корректор С.Черни «В Редактор Ю.Ковач Филиал ППП Патент, r. ужГород, ул, Проектная, 4 Заказ 773/53 Тираж 635 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, T-35, Раушская наб., д. 4/5
