Акустический излучатель

 

АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий продольно-поляризованный пьезоэлемент, выполненный в виде пакета шайб или трубки, размещенньй между двумя накладками и сжатый армирующим элементом, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и эффективности в режиме излучения, внутри пьезоэлемента на накладках установлены трубки, длина которых равна половине длины волны упругих колебаний в жидкости, заполняющей излучатель. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) ((1) (5()4 G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2980394/24-25 (22) 08.09.80 (46) 30.07.85. Бюл. ¹ 28 (72) В.Н. Носов и В.А. Виноградов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (53) 550.83(088.8) (56) Подводная акустика. Под ред. Л.M. Бреховских. Пер. с англ.

М.: Мир, 1965, с. 27, рис. 12.

Орлов Л.В. и Шабров А.А. Расчет и проектирование антенн гидроакустических рыбопоисковых станций. M.:

Пищевая промышленность, 1974, с. 246, рис. 106ж.

Патент США № 2930912, кл. 340-18, опублик. 1958. (54) (57) АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий продольно-поляризованный пьезоэлемент, выполненный в виде пакета шайб или трубки, размещенный между двумя накладками и сжатый армирующим элементом, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения мощности и эффективности в режиме излучения, внутри пьезоэлемента на накладках установлены трубки, длина которых равна половине длины волны упругих колебаний в жидкости, заполняющей излучатель.

1170395

Изобретение относится к скважинным и гидроакустическим преобразователям и может быть использовано в геолого-разведочной, нефтяной, газовой и других отраслях промыш-ленности.

Цель изобретения — увеличение мощности и эффективности в режиме излучения.

На фиг. 1 схематически показан 10 акустический излучатель, на фиг. 2— вид А на фиг. 1, на фиг, 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.

° Ф

Акустический излучатель выполнен в трубчатом корпусе 1, в котором под слоем герметизирующей звукопроводящей заливки 2 из полиуретана, (компаунда КТ-102, резины или др. размещена передняя накладка 3 излучателя, к обратной стороне которой приклеен продольно-поляризованный пьезоэлемент 4, представляющий собой набор из продольно-поляризованных шайб из пьезокерамики или витой магнитострикционный сердечник, поляризованный вдоль оси. В последнем случае c наружной стороны этого сердечника должна быть намотана обмотка, не показанная на фиг. 1. В отверстиях передней на- ЗО кладки размещены трубки 5, длина которых равна половине длины продольной волны, распространяющейся в среде, заполняющей полость, образованную между обратными поверхностя- 35 ми накладок и пьезошайбами. В качестве такой среды может быть использовано трансформаторное масло, керосин, резина и другие материалы.

Возможен вариант излучателя, в кото- 40 ром трубки, 5 размещены только на одной накладке и закреплены не на накладке, а на других элементах излучателя, например на корпусе. Армирующий элемент 6 выполнен в виде шпиль- 45 ки. Электрические выводы пьезошайб припаяны к шинкам 7. В трубках 5 выполнены отверстия 8, число и диа— метр которых выбирается из условия обеспечения наименьшего гидравличес- 50 кого сопротивления для перетекания среды, заполняющей полость пьезоэлемента 4. Трубки 9, аналогичные трубкам 5, установлены на задней накладке 10. Конец армирующего 55 элемента 6 снабжен резьбой, на которой размещается шайба 11 и гайка 12

Последние размещаются над слоем заливки 13, аналогичной заливке 2, Если излучатель размещается в закрытом корпусе, наполненном жидкой компенсационной средой, то заливку

2 и 13 производить не следует.

Устройство содержит электрические свечи 14 или другие электроизоляторы, отверстия 15 для трубок 5 или 9 (см. фиг. 3) °

На фиг. 2 изображен вид А и показано расположение электрических клемм B и С. Эти клеммы могут быть размещены также на середине пьезоэлемента на шинках 7 в узле колебаний. Трубки 5 или 9, число которых может быть любым, размещены на накладке так, как показано на фиг. 3.

Акустический излучатель работает следующим образом.

При подаче напряжения, положительной полярности от генератора пьезоэлемент 4 увеличивает свой продольный размер, а стенки его внутри полости перемещаются по радиусу в сторону увеличения последнего. Это смещение происходит за счет эффекта Пуассона. Закон смещения косинусоидальный потому, что акустический излучатель является полуволновым вибратором. Объем внутри излучателя увеличивается. Так как полость внутри излучателя заполнена звукопроводящей упругой средой (ею заполнены также и трубки 5 и 9), то возникает разряжение, волна которого распространяется со скоростью звука по среде внутри трубок в сторону наружной поверхности накладок

3 и 10. В это время во внешнее пространство излучается энергия, получаемая за счет колебаний накладок.

При подаче импульса отрицательной полярности на вход излучателя продольный размер уменьшается, накладки создают волну разряжения, внутри излучателя в среде, заполняющей полость, возникает сжатие, волна которого в соответствие с законом изменения формы импульса распространяется по среде в трубках 5 и 9 в сторону наружной поверхности накладок

3 и 10. При этом ранее образованная волна разряжения на выходе трубок 5 и 9 складывается в фазе с излучаемой накладками волной разряжения, амплитуда излучаемых колебаний, а следовательно, мощность и эффективность возрастают.

Увеличение мощности и эффективности в режиме излучения достигается за счет увеличения сопротивления излучения и фазировки колебаний, распространяющихся по среде, заполняющей трубки 5 и 9, с колебаниями накладок 3 и 10. В связи с этим трубки можно назвать фазирующими.

Временная задержка, вносимая трубками, равна одному полупериоду. При про70395

4 ведении сравнительных испытаний известного и предлагаемого акустических преобразователей в гидроакустическом бассейне было обнаружено, 5 что акустический излучатель позволяет получить акустическую мощность в 2 раза, а эффективность в режиме излучения в 1,42 раза ,больше, чем у известковo устрой10 ства.

1170395

Заказ 4701143

Тираж ?48 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Носов

Редактор Н.Киштулинец Техред N.Ãåðãåëü Корректор М.Самборская,