Пьезоэлектрический преобразователь
Изобретение относится к области технической акустики. Цель изобретения - увеличение эффективности преобразования акустической энергий. При четном числе узловых линий колебаний сегмента 3 в линии соединения его с металлическим стаканом (МС) 1 образуется пучность колебаний, что приводит к возбуждению МС 1. Необходимо сопрягать резонансные частоты МС 1 и сегментов 3. В МС 1 изгибные колебания возбуждаются концентрированной силой, поэтому уменьшаются потери на трение и амплитуды смещений распределяются по синусоидальному закону по всей ширине преобразователя . Основаниями криволинейных поверхностей в подложке 2 возбуждаются сдвиговые волны. Изгибные возбуждения излучающей поверхности концентрированной силы приводят к эффективному излучению и уменьшению потерь энергии , расходуемой на внутреннее трение элементов. 1 ил. & сл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
PECIlYEiËÈÍ
l3
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,с ( -:МЫЛ1! .
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3793874/24-10 (22) 21. 09. 84 (46) 07.03.88. Бюл. 81 9 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) А.И.Пятраускас, А.P.Ìàæîíàñ и В.И.Домаркас (53) 534.232(088.8) (56) Викторов И.А., Кудрявцев В.Н., Можаев В.Г. и др. О наблюдении медленной изгибно-поверхностной волны,—
Акустический журнал, 1982, т.XXVIII вып. 2. с. 164-166 (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области технической акустики. Цель изобретения — увеличение эффективности преобразования акустической энергии.
Я0,» 1378929 А 1 (51) 4 В 06 В 1/06
При четном числе узловых линий колебаний сегмента 3 в линии соединения его с металлическим стаканом (MC) 1 образуется пучность колебаний, что приводит к возбуждению МС 1. Необходимо сопрягать резонансные частоты
MC 1 и сегментов 3. В МС 1 изгибные колебания возбуждаются концентрированной силой, поэтому уменьшаются потери на трение и амплитуды смещений распределяются по синусоидальному закону по всей ширине преобразователя. Основаниями криволинейных поверхностей в подложке 2 возбуждаются сдвиговые волны. Изгибные возбуждения излучающей поверхности концентрированной силы приводят к эффективному излучению и уменьшению потерь энергии, расходуемой на внутреннее трение элементов. 1 ил.
1378929 лых цилиндров и и> стл расположения их на подложк> и >дбпр,ются таким образом, что лмплитудл смещений изгиб- 40 ных колебаний н п.I-л стиле стакана 1 распределяются и > синусоидальнаму (косинусоидлльному) закону по всей щирине преобразовлтеля.
Резонлнснля частота > полых сег- 45 ментов цилиндров приближенно определяется следующим выражением:
1 ГЕ-Л I (i2 — 1)2
1 ) г (i2+1) 50 средний радиус кривизны сегментл; модуль упругости; момент инерции поперечного
55 сечения относительно продольной оси сегмента; ускорение силы тяжести; удельные вес; где г, Е
Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано в ультразвуковых измерительных устройствах, устройствах передачи информации, устройствах сигнализации и
5 эвуколокации.
Целью изобретения является увеличение эффектинности преобразования акустической энергии, 10
На чертеже изображен пьезоэлектрический преобразователь, поперечный разрез.
Пьезоэлектрический преобразователь содержит металлическую прямоугольную пластину t, выполненную в виде стакана, металлическую подложку 2, пьезоэлектрические сегменты цилиндров 3.
Стакан 1 соединен с подложкой 2 че1>еэ электроизоляциояную прокладку 4.
Наружный электрод > сегментов электрически соединен с металлической пластиной стакана 1, внутренний — с подложкой 2. Питающее нлпряжение подается через выводы 6. 25
Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.
Питающее напряжение через выводы
6 подается нл электроды полых пьезокерамических сегментов цилиндров 3, 30 вследствие чего они совершают иэгибные колебания на их резонансных частотах колебаний. Через место скрепления сегментов цилиндров 3 со стаканом
1 изгибные колебания передаются последнему, в котором также возбуждаются иэгибные ко:тсб ляия. Параметры нов
i — число узловых линий колебаний сегмента;
F — площадь поперечного сечения; — центральный угол сегмента °
При четном числе узловых линий колебаний сегмента в линии соединения его с металлическим стаканом 1 образуется пучность колебаний, что приводит к эффективному возбуждению стакана 1. При i=2 достигается наибольшая амплитуда колебаний и две узловые линии располагаются в местах закрепления сегментов к подложке. Для резонансного возбуждения иэгибных колебаний в стакане необходимо, чтобы по ширине стакана на резонансных частотах сегментон распределялось целое число полуволн изгибных колебаний.
Поэтому необходимо сопрягать резо-" нансные частоты стакана 1 и сегментов 3. В стакане 1 изгибные колебания возбуждаются концентрированной силой, поэтому сильно уменьшаются потери на трение, и амплитуды смещений распределяются по синусоидальному закону по всей ширине преобразователя. Основаниями криволинеиных поверхностей сегментов в подложке 2 возбуждаются сдвиговые волны, Наиболее эффективно преобразователь возбуждается на частотах до 200 кГц.
Изгибное возбуждение излучающей поверхности концентрированной силой приводит к эффективному излучению и уменьшению потерь энергии, расходуемой на внутреннее трение элементов.
Потери на двойное электромеханическое преобразование при передаче акустических сигналов в воздушной среде на расстояние 1 м равны 20-25 дБ.Кроме того, преобразователь возбуждает сдвиговые нолны и может использоваться клк трансформатор сдвиговых волн в изгибные и обратно. формула и з о б р е т е н и я
Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий цилиндрообразные возбуждающие элементы, установленные боковыми поверхностями параллельно друг другу на металлической подложкЕ, отличающий с я тем, что, с целью повышения эффективности преобразования, цилиндрообразные возбуждающие элементы выполнены в виде сегментов полых пьезоцилиндров с электродами, расположены внутри .соединенного с подложкой металлического стакана и краями прикреплены к последнему.
