Пьезоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к акустическим приборам для неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение разрешающей способности преобразователя . В одном концентраторе СВЧ- резонатора 3 в сквозном отверстии вдоль его осевой линии установлен волновод 2 и закреплен в нем с помощью металлической пленки. Второй концентратор с зазором обхватьтает акустический резонатор 1. Сосредоточенное между концентраторами электрическое поле создает градиент пьезозлектрического напряжения, максимальный TS месте соединения с волноводом 2. Свободный нерабочий торец акустического резонатора 1 выполнен со скосом для исключения интерференции падающей и отраженной от него акустических волн в рабочем диапазоне частот. 1 ил. i (Л с: N) 00 О) ( Ь9

СОКИ СОВЕТСНИХ

COU

РЕСПУБЛИК

{19) Ol) А1

Ш4 G О! L 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЮИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3771458/14-10 (22) 31.07.84 (46) 23.12.86.Бюл. У 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (72) О.И.Назаров, А.В.Робинов и В.П.Филимонов (53) 531.787 (088.8) (56) Такер Цж., Ремнтоми В. Гиперзвук в физике твердого тела. -. М.: Мир, 1975, с,52-54.

Такер Дж. Ремптон В. Гиперзвук в физике твердого тела.- М.: Мир, 1.975 с.64-66. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измери- тельной технике, конкретно к акустическим приборам для неразрушающего контроля. Цель изобретения — повышение разрешающей способности преобразователя. В одном концентраторе СВЧрезонатора 3 в сквозном отверстии вдоль его осевой линии установлен волновод 2 и закреплен в нем с помощью металлической пленки. Второй .концентратор с зазором обхватывает акустический резонатор 1. Сосредоточенное между концентраторами электрическое поле создает градиент пьезоэлектрического напряжения, максималь- . ный в месте соединения с волноводом

2. Свободный нерабочий торец акустического резонатора 1 выполнен со скосом для исключения интерференции падающей и отраженной от него акустических волн в рабочем диапазоне частот. 1 ип.

1278643

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к акустическим преобразователям — приборов для неразрушающего контроля, и может быть использовано, например, для определения степени коррозионно-эрозионного износа элементов парового тракта тепловых электростанций.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности.

На чертеже изображена схема пьеэо. электрического преобразователя.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит акустический резонатор 1, подсоединенный к волноводу 2 с помощью вакуумной сварки напыленных на торцы акустического резонатора l и волновода 2 пленок из металла с высокой электропроводностью. Проходной СВЧ-резонатор 3 обхватывает акустический резонатор 1 и волновод 2, Роль торцового концентратора поля выполняет металлическая пленка, напыленная на торцы резонатора 1 и волновода 2 и имеющая электрический контакт с СВЧ-резонатором 3.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Электрическое СВЧ поле, сосредо— точенное между концентраторами поля в акустическом резонаторе 1, в качестве которого может использоваться монокристалл кварца Х-среза, ниобат лития и т.п., создает градиент пьезоэлектрического напряжения. Этот градиент максимален на торцовом срезе акустического резонатора 1 в месте соединения с волноводом 2 и уменьшается до нуля у обхватывающего концентратора поля. Механическое напряжения 6,, в акустическом резонаторе определяется выражением

Q, = c„E, — е„Е,(t), .где с „ — упругая константа;

Я, — деформация; е„ вЂ” пьезоэлектрическая постоянная;

Е,()- напряженность электрического поля.

Амплитуда деформации, возникающая от действия пьезоэлектрического .градиента у рабочего торца равна е«о — Е,, а мощность, излучаемую пьезо1( электрическим преобразователем; можно найти по формуле

1 2 oт Ve

S = — -е (Е) А-— и с 9

11 где А — площадь торцовой поверхнос5 ти; — скорость продольных упругих волн; о

Š— максимальная амплитуда напря1 женности электрического по10 ля.

По этой же формуле, зная мощность акустической волны, поступающей в преобразователь, можно определить напряженность электрического поля в СВЧ-резонаторе и, соответственно, электрический сигнал.

Использование в пьезоэлектрическом преобразователе торцового кон= . центратора, подсоединенного к акус . тическому резонатору в месте его сое-. динения с волноводом, т.е. осуществление возбуждения акустических волн не у свободного торца акустичес. кого преобразователя, а у торца, сае25 диненного непосредственно с волновадом, приводит к тому, что свободный торец становится нерабочим и его выполняют со скосом, чтобы в рабочем

° диапазоне частот не было интерференции, падающей и отраженной от сво=бодного торца акустических волн. Это. позволяет повысить разрешающую способность преобразователя за счет расширения диапазона рабочих частот и отсутствия паразитных эхо-сигналов, существенно снизить требования к точности изготовления акустического резонатора, а именно к строгой параллельности и плоскостности его торцов, так как необходимо обеспечить только плоскостность рабочего торца, свободный же торец со скосом можно не обрабатывать и удешевить преобразователь.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий соединенные торцами и акустически связанные между собой „ 0 волновод„ акустический резонатор и

СВЧ-резонатор с двумя концентраторами поля, первый из которых с зазорам охватывает акустический резонатор, отличающийся тем, что, Р с целью повышения разрешающей способности, во втором концентраторе выполнено сквозное отверстие вдоль осевой линии резонатора, а волновод

3 12?8643 4 установлен в этом отверстии и скреп- этом выступающая за пределы СВЧ-резо-. лен с ним своей боковой поверхностью натора часть акустического реэонатос помощью металлической пленки, при ра выполнена с косым срезом по торцу.

Составитель Е.Пруцков

Редактор Н.Марголина Техред Л.Олейник Корректор А.Обручар

Заказ 6823/37 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1эоизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород ул. Проектная, 4