Составной электроакустический преобразователь изгибных колебаний

 

Изобретение относится к контрольноизмерительным ультразвуковым устройствам . Цель изобретения - уменьшение продольных габаритов преобразователя при сохранении основной резонансной частоты Преобразователь содержит криволинейный резонатор с полостью и крепежным элементом, пьезоэлемент, закрепленный с натягом в полости резонатора. Все центры кривизны внутренней поверхности резонатора расположены по одну сторону от плоскости поперечного сечения резонатора проходящей через узел его механических смещений Крепежный элемент и полость с закрепленным в ней пьезоэлементом размещены по разные стороны от данной плоскости . Крепежный элемент расположен внутри резонатора, а пьезоэлемент установлен перпендикулярно продольной оси резонатора При подаче напряжения на пьезоэлемент он совершает продольные колебания , которые передаются на резонатор возбуждая в нем изгибные колебания 2 ил сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 06 В 1 /06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 (л)

Ю О

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813069/10 (22) 13.04,90 (46) 07.05.92, Бюл. N 17 (71) Акустический институт им. акад. Н.Н.

Андреева (72) E.Ê, Грищенко (53) 534.232(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 221403, кл, В 06 В 1/06, 1967.

Авторское свидетельство СССР № 1419749, кл. В 06 В 1/00, 1986, (54) СОСТАВНОЙ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗГИБНЫХ

КОЛ Е БАН ИЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерител ьн ым ультразвуковым устройствам. Цель изобретения — уменьшение продольных габаритов преобразователя

Изобретение относится к контрольноизмерительным ультразвуковым устройствам и может быть использовано в им п еда нсчувствител ьн ых и и рием но-излучающих системах ультразвукового контроля, Известен составной пьезоэлектрический преобразователь стержневого типа, содержащий полости в акустическом резонаторе. Преобразователь содержит пьезокерамические пластины, тыльные накладки и средний вкладыш с системой отверстий.

Основным недостатком устройства является малая механическая добротность, обусловленная наличием склейки.

Известен электроакустический преобразователь стержневого типа, содержащий монолитный акустический резонатор с полостью и крепежным элементом, располо .Ы 1731291 А1 при сохранении основной резонансной частоты, Преобразователь содержит криволинейный резонатор с полостью и крепежным элементом, пьезоэлемент, закрепленный с натягом в полости резонатора. Все центры кривизны внутренней поверхности резонатора расположены по одну сторону от плоскости поперечного сечения резонатора, проходящей через узел его механических смещений, Крепежный элемент и полость с закрепленным в ней пьезоэлементом размещены по разные стороны от данной плоскости. Крепежный элемент расположен внутри резонатора, а пьезоэлементустановлен перпендикулярно продольной оси резонатора. При подаче напряжения на пьезоэлемент он совершает продольные колебания, которые передаются на резонатор, возбуждая в нем изгибные колебания. 2 ил. женными в области узла механических смещений резонатора, и пьезоэлемент, закрепленный с натягом.в полости резонатора по частично сопряженной со стенками полости поверхности, причем резонатор, полость, пьезоэлемент и крепежный элемент выполнены симметричными относительно плоскости продольного осевого сечения резонатора.

Отсутствие клеевых соединений позволяет существенно увеличить добротность составного электроакустического преобразователя.

Недостатком устройства является большой габарит вдоль его продольной оси при заданной основной резонансной частоте преобразователя.

1731291

Цель изобретения — уменьшение продольных габаритов преобразователя при сохранении основной резонансной частоты, Поставленная цель достигается за счет 5 того, что в составном электроакустическом преобразователе, содержащем монолитный акустический резонатор с полостью и крепежным элементом, расположенными в области узла механических смещений резо- 10 натора, и пьезоэлемент, закрепленный с натягом в полости резонатора по частично сопряженной со стенками полости поверхности, причем резонатор, полость, пьезоэлемент и крепежный элемент выполнены 15 симметричными относительно плоскости продольного осевого сечения резонатора, резонатор выполнен криволинейным, все центры кривизны его внутренней поверхности расположены по одну сторону от пло- 20 скости поперечного сечения, проходящей через узел его механических смещений. крепежный элемент и полость, с закрепленным в ней пьезоэлементом, размещены по разные стороны от плоскости поперечного 25 сечения резонатора, проходящей через узел его механических смещений, крепежнь и элемент расположен со стороны внутренней поверхности резонатора, а пьезоэлемент установлен перпендикулярно 30 продольной оси резонатора.

На фиг, 1 изображен составной электроакустический преобразователь изгибных колебаний; на фиг, 2 — сечение А — А на фиг.

1. 35

Преобразователь содержит монолитный резонатор 1 с полостью 2, расположенный в узловой области механических смещений резонатора, и закрепленный в этой полости пьезоэлемент 3. Акустический 40 контакт между резонатором 1 и пьезоэлементом 3 осуществляется по сопряженным поверхностям выступов 4 полости 2 за счет натяга. Натяг обеспечивается выбором размеров полости, выступов и размера 45 пьезоэлемента. Крепежный элемент 5. расположенный в узловой области механических смещений резонатора 1 и выполненный монолитно с ним, позволяет осуществлять его крепление, например, к. 50 корпусу, без существенного снижения механической добротности преобразователя.

Резонатор 1 выполнен криволинейным, причем все центры кривизны (например, 01, 0z, Оз) его внутренней поверхности распо- 55 ложены по одну сторону от плоскости Б-Б поперечного сечения резонатора, проходящей через узел механических смещений.

Крепежный элемент и полость, с закрепленным в ней пьезоэлементом, размещены по разные стороны от плоскости Б — Б, При этом крепежный элемент 5 расположен со стороны внутренней поверхности резонатора, а пьезоэлемент 3 установлен перпендикулярно продольной оси резонатора 0-0.

Акустический резонатор 1 может быть выполнен из любого твердого материала с малым поглощением звука (металл, стекло, керамика) и иметь колоколообразную, рупорообразную или U-образную форму.

Поперечное сечение полости 2 резонатора может быть круглым, квадратным, прямоугольным, овальным и т,д, Пьезоэлемент

3 может быть выполнен из любого пьезоактивного материала, например пьезокерамического или монокристаллического, в виде пластины прямоугольной, круглой, овальной или квадратной формы. Крепежный элемент 5 может быть выполнен в виде сплошного или полого стержня прямоугольного или круглого сечения, а также в виде фланца. Причем резонатор, полость, пьезоэлемент и крепежный элемент должны быть выполнены симметричными относительно плоскости продольного осевого сечения резонатора во избежание возникновения в резонаторе паразитных мод колебаний и снижения его добротности.

Преобразователь работает следующим образом.

Пьезоэлемент 3, установленный в полос и 2 монолитного резонатора 1, при подаче на него переменного электрического напряжения совершает механические колебания в своей плоскости, которые через акустическии контакт с выступами 4, обеспеченный натягом, передаются в акустический резонатор I. При совпадении частоты возбуждающего электрического напряжения с собственной резонансной частотой акустического резонатора 1 в нем за счет большой акустической добротности возникают из;ибные колебания стенок; что приводит к излучени,о акустических волн в окружающую преобразователь среду.

Предлагаемый электроакустический преобразователь является обратимым и может быть также использован для приема акустических колебаний из окружающей среды.

Формула изобретения

Составной электроакустический преобразователь изгибных колебаний, содержащий монолитный акустический резонатор с полостью и крепежным элементом, расположенными в области узла механических смещений резонатора, и пьезоэлемент, закрепленный с натягом в полости резонатора по частично сопряженной со стенками поло1731291

Составитель Е,Грищенко

Техред М, Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор Н.Химчук

Заказ 1531 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сти поверхности, причем резонатор, полость, пьезоэлемент и крепежный элемент выполнены симметричными относительно плоскости продольного осевого сечения резонатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продольных габаритов преобразователя при сохранении основной резонансной частоты, резонатор выполнен криволинейным, все центры кривизны его внутренней поверхности расположены по одну сторону от плоскости поперечного сечения, проходящей через узел его механических смещений, крепежный элемент и полость с закрепленным в ней пьезоэлементом размещены по разные стороны от пло5 скости поперечного сечения резонатора, проходящей через узел его механических смещений, крепежный элемент расположен со стороны внутренней поверхности резонатора, а пьезоэлемент установлен

10 перпендикулярно продольной оси резонатора,