Электромеханический преобразователь

 

Использование: в качестве излучателя и приемника механических колебаний в диапазоне звуковых и ультразвуковых частот. Сущность изобретения: преобразователь снабжен упругим кольцом, выполненным из непьезоактивного материала, пьезоэлемент выполнен плоским и с натягом закреплен в кольце, причем плоскость пьезоэлемента ортогональна продольной оси кольца, оболочка выполнена в виде упругой мембраны и жестко соединена с кольцом своей периферической областью, а кольцо подвижно соединено с корпусом через упругий элемент с возможностью осесимметричных смещений кольца относительного корпуса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 R 17/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ кит."

ЬК ;й

К ПАТЕНТУ (21) 5012550/10 (22) 27.11.91 (46) 30.04.93. Бюл, М 16 (76) E.Ê, Грищенко

- (56) Авторское свидетельство СССР

N- 683810, кл. Н 04 R 17/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР.

N 1545334, кл. Н 04 R 17/00, 1986. (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Ь (57) Использование; в качестве излучателя и приемника механических колебаний в диапазоне звуковых и ультразвуковых частот, Изобретение относится к электроакустике. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве излучателя и приемника механических колебаний в диапазоне звуковых и ультразвуковых частот, Целью изобретения является расширение динамического диапазона рабочих амплитуд давления преобразователя.

На фиг.1 изображен предлагаемый электромеханический преобразователь с двумя выпуклыми мембранами; на фиг,2— разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — упругое кольцо, выполненное с продольными осевыми разрезами, и вогнутая мембрана; на фиг.4 — круглая мембрана с радиальными разрезами.

Предлагаемый электромеханический преобразователь содержит плоский пьезоэлемент 1 с электропроводящими обкладками 2 и электрическими проводниками 3, упругое кольцо 4 .с выступами 5, упругий элемент 6, корпус 7 и мембрану 8.. Ж 1813231 А3

Сущность изобретения: преобразователь снабжен упругим кольцом, выполненным из непьезоактивного материала, пьезоэлемент выполнен плоским и с натягом закреплен в кольце, причем плоскость пьезоэлемента ортогональна продольной оси кольца, оболочка выполнена в виде упругой мембраны и жестко соединена с кольцом своей периферической областью, а кольцо подвижно соединено с корпусом через упругий элемент с возможностью осесимметричных смещений кольца относительного корпуса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, Пьезоэлемент 1 с натягом закреплен в кольце 4 с помощью выступов 5, причем плоскость пьезоэлемента 1 ортогональна продольной оси кольца 4 00 ..8озможны и другие варианты закрепления пьезоэлемента 1 с натягом в кольце 4. Например, выступы могут быть выполнены на пьезоэлементе

1, а внутренняя поверхность кольца 4 выполнена гладкой, либо выступы могут быть выполнены как на пьезоэлементе 1, так и на внутренней поверхности кольца 4, При любом варианте закрепления контактирующие поверхности пьезоэлемента 1 и кольца 4 геометрически должны быть взаимно сопряжены. Натяг пьезоэлемента 1 обеспечивается выбором размеров и статическими упругими деформациями пьезоэлемента 1, выступов 5 и кольца 4.

Пьезоэлемент 1 может быть выполнен из полимерного композиционного или керамического пьезоактивного материала в виде одной пьезопластины или пакета пьезопластин и иметь в плане круглую (фиг,1), квад1813231 ратную, прямоугольную или любую другую форму, Кольцо 4, выполненное из упругого материала с высоким пределом механической прочности, например металла, через упругий элемент б подвижно соединено с корпусом 7 с возможностью осесимметричных смещений кольца 4 относительно корпуса 7.

Кольцо 4 может быть выполнено сплошным (фиг.1) или с разрезами 9 вдоль своей продольной оси 00(фиг.3), Пьезоактивный материал для кольца 4 не подходит из-за низкого предела механической прочности, Упругий элемент 6 может быть выполнен либо в виде осесимметричного сплошного кольца (фиг.1), изготовленного из резиноподобного материала, либо в виде свернутых в кольцо витых или изогнутых плоских металлических пружин.

Корпус 7 может быть выполнен в виде двух свинчивающихся (фиг.1) или стягиваемых болтами или шпильками частей, Мембрана 8 жестко соединена с кольцом 4 своей периферической областью. Жесткое соединение может быть осуществлено путем сварки, пайки, склейки или натяга мембраны 8 в кольце 4, Мембрана 8 может быть одна (фиг.3) или мембран 8 может быть две (ф; г.1), Мембрана 8 может быть выпуклой (фиг,1) или вогнутой (фиг,3), сплошной или с радиальными разрезами 10 (фиг,4).

Форма искривленной поверхности мембраны 8 может быть выполнена сферической, цилиндрической или эллипсоидальной, Разрезы кольца 4 и мембраны 8 позволяют уменьшить их жесткость и увеличить амплитуды их колебаний при работе электромеханического преобразователя в газообразных средах. Кроме того, изменение жесткости кольца 4 и мембраны 8 с помощью разрезов позволяет управлять резонансной частотой, а следовательно, и диапазоном рабочих частот электромеханического преобразователя.

Кольцо 4 и мембрана 8 могут быть выполнены как из изотропного, так и из анизотропного, например, полимерного армированного материала, как в виде двух отдельных элементов, так и за одно целое.

Электромеханический преобразователь работает следующим образом, При подаче переменного электрического напряжения на электрические проводники 3 (фиг.1) в пьезоэлементе 1 за счет пьезоэффекта возникают переменные механические напряжения, которые через выступы 5 передаются на кольцо 4, Под действием механических напряжений кольцо 4 совершает осесимметричные колебания, которые передаются внешней среде, где создают переменное акустическое давление.

Закрепление пьезоэлемента 1 с натягом в кольце 4 обеспечивает увеличение его динамической прочности за счет статического сжатия без ухудшения его пьезоэлектрических свойств, Более прочной по отношению к увеличенным амплитудам давления оказывается и упругая мембрана 8, Перечисленные конструктивные особенности позволяют расширить динамический диапазон рабочих амплитуд давления электромеханического преобразователя, Формула изобретения

1, Электромеханический преобразователь, содержащий корпус, упругий элемент, пьезоэлемент и оболочку с искривленной поверхностью,отл ича ю щи йся тем, что, в него введено упругое кольцо из непьезоактивного материала, пьезоэлемент выполнен плоским и с натягом закреплен в упругом кольце, а оболочка выполнена в ви35 де упругой мембраны и жестко соединена с упругим кольцом своей периферийной областью, причем плоскость пьезоэлемента ортогональна .продольной оси упругого кольца, а упругое кольцо подвижно соеди40 нено с корпусом через упругий элемент с возмо>кностью осесимметричных смещений упругого кольца относительно корпуса.

2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что упругое кольцо выполнено с разрезами вдоль своей продольной оси, 3. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что мембрана выполнена с радиальными разрезами, I 813231

8 ф02,1

А -А

1813231

Составитель Е.Грищенко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор СЛисина

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1596 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб„4/5