Электроакустический преобразователь

 

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий наружный И внутренний отражатели, имеющие соосные конусообразные поверхности и образующие кольцеобразное углубление, заполненное согласующим наполнителем , с размещенным в нем цилиндрическим пьезоэлементом, высота которого не превышает его внутреннего диаметра, отличающийся тем, что, с целью повышения эЛфективности , один из отражателей выполнен из материала акустически более жесткого, а другой - из материала акустически более мягкого,чем материал согласующего наполнителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1)) 3(5)) Н 04 Р 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ к(1с . ° х;. (й.: 6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3600105/18-10 (22) 11.04.83 (46) 23.05.84. Бюл. Р 19 (72) Б.А.Касаткин и Ю.В.Матвиенко (53) 534.232 (088.8) (56) 1. Орлов A.Â., Шабров A.À.

Расчет и проектирование антенн и гидроакустических рыбопоисковых станций. М., "Пищевая промышленность", 1974, с.59-66.

2. Бакаев A.И., Короченцев В.И.

Построение глубоководных гидроакустических антенн с осесимметричными характеристиками направленности.

Дальневосточный акустический сборник. Владивосток, 1977, в.3, с.59-66. (54)(57) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий наружный и внутренний отражатели, имеющие соосные конусообразные поверхности и образующие кольцеобразное углубление, заполненное согласующим наполнителем, с размещенным в нем цилиндрическим пьезоэлементом, высота которого не превышает его внутреннего диаметра, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, один иэ отражателей выполнен из материала акустически более жесткого, а другой — из материала акустически более мягкого, чем материал согласующего наполнителя.

1094159

Изобретение относится к гидроакустике и предназначено для направленного излучения и приема широкополосных акустических сигналов.

Известен поршневой электроакустический преобразователь, содержащий облучатель типа пьезокерамического цилиндрического преобразователя и конический отражатель (1) .

Однако в этом преобразователе рабочей поверхностью облучателя является только внешняя поверхность цилиндрического преобразователя, что уменьшает величину излучаемой мощности, далее при уменьшении рабочей частоты преобразователя увеличивается диаметр облучателя, что приводит к нежелательному увеличению уровня боковых лепестков характеристики направленности, величина которых тем больше, чем боль- ше отношение диаметров облучателя и отражателя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электроакустический преобразователь, содержащий наружный и внутренний отражатели, имеющие соосные конусообразные поверхности и образующие кольцеобразное углубление, заполненное согласующим нополнителем. с размещенным в нем цилиндрическим пьезоэлементом, высота которого не превышает его внутреннего диаметра.

В данном преобразователе парой конических поверхностей обеспечивается отражение внешнего и внутреннего излучений без изменения амплитуды и фазы звуковых волн. 3а счет выбора углов отражений на однбй резонансной частоте формируется острая характеристика направленности I2)

Недостатком известного преобразователя является низкий КПД при работ на резонансной частоте, обусловленный тем, что колебания внутренней и внешней поверхности цилиндрического преобразователя принципиально про тивофазны, значительная часть элек-! трической энергии, подводимой к преобразователю, преобразуется в реактивную вследствие акустического которкого замыкания между колебаниями внешней и внутренней поверхностей. При работе устройства в широкой полосе частот нарушаются по.добранные для одной частоты амплитудные и фазовые соотношения колебательной скорости в апертуре,что приводит к большой неравномерности характеристики направленности и частот ной характеристики устройства.

Целью изобретения является увеличение эффективности работы, т.е.

КПД преобразователя и расширение рабочего диапазона частот.

Поставленная цель достигается тем, что в электроакустическом пре5

10 образ ователе, содержащем наружный и внутренний отражатели, имеющие соос. ные конусообразные поверхности и образующие кольцеобразное углубление, заполненное согласующим наполнителем, с размещенным в нем цйлиндрическим пьезоэлементом, высота которого не превышает его внутреннего диаметра, один из отражателей выполнен из материала акустически более жесткого, а другой из материала акустически более мягкого, чем материал согласующего наполнителя.

На чертеже .изображено предлагаемое устройство.

Преобразователь содержит цилиндрический пьезоэлемент 1 с высотой, равной 2 и диаметром 2 а, наружный

2 и внутренний 3 отражатели, слой согласующего наполнителя 4 и 5.

Преобразователь работает следующим образом.

Электрическое напряжение, приложенное к электродам облучателя, вызывает пульсирующие радиальные колебания, причем если на внешней по25 верхности облучателя создается вол,на растяжения, то на внутренней волна сжатия. Звуковая волна, излученная внешней поверхностью,распространяется в слое согласующего на30 полнителя в радиальном направлении, затем отражается и далее распространяется в осевом направлении, частично излучается в нагрузку, остальная часть возвращается к пье35 зопреобразователю 1, т.е. формируется согласующий слой с эффективной толщиной Р, =28., где 20 — высота пьезоэлемента.

Выбирая материалы отражателей 2

40 и 3 и согласующих заполнителей 4 и 5 в пределе можно получить коэффициенты .отражения, близкие к=-1 и К=1 соответственно, так как за счет выполнения отражателей из материалов с различными механическими свойствами обеспечивается синфазное распределение колебательной скорости в плоскости Z=P, тем самым значительно увеличивается КПД преобразователя. При этом наиболее целесообразно угол в

50 вершинах конусов выполнять прямым, что дает наилучшую диаграмму направленности.

Применяя в качестве материалов согласующих наполнителей материалы типа сферопластика с акустическими характеристиками, близкими к характеристикам рабочей среды, можно расширить частотный диапазон преобразователя, причем Физический механизм

60 расширения полосы пропускания предложенного преобразователя состоит в том, что наполнители применены как для согласования колебаний внешней поверхности облучателя с нагруз65 кой, так и для согласования колеба1094159

Составитель В.Кудрявцев . редактор П.Коссей Техред Л.Микеш Корректор A. Ильин

Заказ 3457/45 Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ- Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскай наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ний внутренней поверхности, что приводит в конечном итоге к значительному увеличению общей акустической нагруженности облучателя.

Характеристика направленности устройства в широкой полосе частот обеспечивается поршневым распределе нием колебательной скорости на поверхности преобразователя и плавно изменяется в соответствии с соотношением длины волны и диаметра поршневого преобразователя.

Электроакустический преобразователь Электроакустический преобразователь Электроакустический преобразователь 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям и устройствам для озвучивания жидкости и может быть использовано в радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в ультразвуковых технологических аппаратах для различных обработок - ударного упрочнения, ультразвукового резания, разборки сопряженных изделий, в системах предотвращения накипеобразования и т.п

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к преобразователям физических величин в электрический сигнал, основанным на пьезоэлектрическом эффекте

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к высокочастотным широкополосным пьезоэлектрическим преобразователям мегагерцового диапазона

Изобретение относится к области конструирования гидроакустической аппаратуры, в частности низкочастотных стержневых пьезокерамических преобразователей

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке измерительных устройств с пьезорезонансными автогенераторными первичными измерительными преобразователями с емкостным чувствительным элементом или с модуляцией межэлектродного зазора кварцевого резонатора, например, в медицине для измерения артериального давления
Наверх