Устройство возбуждения ультразвуковых волн


 


Владельцы патента RU 2456091:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для ультразвуковой обработки материалов. Устройство содержит электромагнитные индукторы вихревых токов (1), соединенные через ключи-тиристоры (2) с электроразрядным источником тока. Электроразрядный источник тока содержит повышающий трансформатор (3), выпрямитель (4) и емкостной накопитель (5). Управляющие электроды ключей-тиристоров (2) подключены к коммутатору (6), соединенному с генератором электрических импульсов (7). Техническим результатом изобретения является расширение диапазона частот возбуждаемых колебаний. 1 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например при ультразвуковой обработке материалов.

Известен пьезоэлектрический преобразователь, действие которого основано на обратном пьезоэффекте (патент RU №2307482, кл. H04R 17/00, 2007 г.), содержащий пакет плоских пьезокерамических колец с расположенными между ними токоподводящими шайбами с клеммами, служащими для подключения преобразователя к ультразвуковому генератору, установленный между передней накладкой и тыльной накладкой. Пакет пьезокерамических колец и токоподводящих шайб составляет пьезоэлектрический элемент, который предназначен для возбуждения колебаний в системе преобразователя.

Недостатком этого устройства являются ограничения по частоте и амплитуде возбуждения колебаний, связанные с конструкцией пьезокерамических колец и пределом прочности пьезоматериала.

Известен импульсный ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный преобразователь, конденсатор, два резистора, два тиристора, две системы импульсно-фазового управления, потенциометр, источник питания (патент RU 2046550, кл. H04R 15/00, 1995 г.).

Недостатками устройства являются наличие постоянной составляющей тока в обмотке магнитострикционного преобразователя и высокая нестабильность величины тока в связи с отклонениями напряжения сети, наличием в нем высших гармоник, а также изменением окружающей температуры, поскольку при этом из-за высокой температурной чувствительности управляющего p-n-перехода меняется величина тока управления, открывающего тиристор. Постоянная составляющая тока намагничивает сердечник магнитострикционного преобразователя, что значительно снижает его импульсную мощность и повышает потери электроэнергии и не обеспечивает частотной и амплитудной стабильности.

Известен также ультразвуковой преобразователь, состоящий из диафрагмы, в пучностях изгибных колебаний которой прикреплены электромеханические двигатели и который снабжен дополнительными электромеханическими двигателями, закрепленными на диафрагме между пучностями изгибных колебаний в местах совпадений амплитуды изгибных колебаний диафрагмы с величиной смещения дополнительных электромеханических двигателей (А.С. СССР №603433, кл. B06B 1/02, B08B 3/12).

К недостаткам данного ультразвукового преобразователя относятся высокие энергозатраты и низкий коэффициент полезного действия.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (А.С. СССР 801884, кл. B02C 19/18, 1981 г.), содержащее электромагнитные индукторы, соединенные с электроразрядным источником тока с накопителем, и токопроводящие пластины, расположенные перед индукторами.

Устройство работает следующим образом: при подключении электроразрядного тока к электромагнитным индукторам разрядный импульс тока, проходя по индуктору, создает импульс электромагнитного поля, которое наводит в стенке электропроводного материала (или в пластине из токопроводящего материала) вторичный кратковременный импульсный вихревой ток. При взаимодействии тока индуктора с вторичным импульсом тока пластины последняя излучает вглубь материала одиночные импульсные механические ударные волны, которые осуществляют дробление материала.

Недостатком данного устройства является ограниченная частота ударной волны, что влечет за собой ограничение функциональных возможностей устройства.

Задачами предлагаемого изобретения является увеличение функциональных возможностей устройства путем расширения диапазона частот возбуждаемых колебаний.

Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее электромагнитные индукторы, соединенные через ключи-тиристоры с электроразрядным источником тока с накопителем, токопроводящую пластину, установленную перед индукторами, согласно заявленному изобретению дополнительно содержит генератор электрических импульсов, подключенный через коммутатор и ключи-тиристоры к электромагнитным индукторам.

На чертеже представлена функциональная схема устройства возбуждения ультразвуковых волн.

Устройство возбуждения ультразвуковых волн выполнено в виде электромагнитных индукторов вихревых токов 1, соединенных через ключи-тиристоры 2 с электроразрядным источником тока, содержащим повышающий трансформатор 3, выпрямитель 4 и накопитель электроэнергии, например емкостной накопитель 5. Управляющие электроды ключей-тиристоров 2 подключены к коммутатору 6, соединенному с генератором электрических импульсов 7. В случае размещения индукторов 1 на неметаллической поверхности необходимо поместить токопроводящую пластину 8 между поверхностью 9 и индукторами 1.

Устройство возбуждения ультразвуковых волн работает следующим образом: при включении электроразрядного источника тока к коммутатору 6, на вход которого подключен генератор электрических импульсов 7, ключи-тиристоры 2 получают поочередно управляющие команды. При открытии производится разряд емкостных накопителей 5 с ультразвуковой частотой на индукторы 1, вследствие чего на поверхности 9 (или в токопроводящей пластине 8) наводятся вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с магнитными полями индукторов 1 на поверхности 9 возникают последовательные механические импульсы ультразвуковой частоты, что приводит к ультразвуковому колебанию поверхности.

Использование нового элемента: генератора электрических импульсов, при его подключении к коммутатору электроразрядного источника тока, обеспечивает последовательность разрядных импульсов тока через индукторы. Таким образом, при взаимодействии токов индукторов с наведенными в электропроводных пластинах вихревыми токами за счет электродинамического эффекта возникают механические импульсы излучающей поверхности с ультразвуковой частотой работы генератора электрических импульсов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуто увеличение функциональных возможностей устройства путем расширения диапазона частот возбуждаемых колебаний. Это позволяет использовать устройство для решения проблем очистки в различных технологических процессах.

Преимуществом предлагаемого устройства, по сравнению с существующими генераторами колебаний ультразвуковой частоты, является расширение диапазона частот возбуждаемых колебаний. Расположение индукторов на одной поверхности позволяет возбуждать ультразвуковые колебания всей поверхности, геометрические размеры которой будут ограничиваться только количеством индукторов.

Устройство возбуждения ультразвуковых волн, содержащее электромагнитные индукторы, соединенные через ключи-тиристоры с электроразрядным источником тока с накопителем, токопроводящую пластину, установленную перед индукторами, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит генератор электрических импульсов, подключенный через коммутатор и ключи-тиристоры к электромагнитным индукторам.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к физиотерапевтическим устройствам ударно-волнового воздействия. .

Изобретение относится к ультразвуковым вибрационным устройствам и косметологическим устройствам. .

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано при конструировании ультразвуковых колебательных систем технологического назначения, например таких, как устройства для очистки (ультразвуковые ванны), диспергирования, гомогенизации, эмульгирования веществ.

Изобретение относится к средствам воздействия на поток текучей среды. .

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для получения механических колебаний ультразвуковой частоты с использованием электрической энергии.

Изобретение относится к устройствам для приведения в действие колебательного блока виброрезонатора. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к урологии, и касается способа контактной электроимпульсной литотрипсии камней мочеточника, мочевого пузыря и уретры.

Изобретение относится к устройствам по очистке воды от химических и микробиологических загрязнений и может быть использовано в процессах водоподготовки при чрезвычайных ситуациях, в полевых условиях, а также в качестве войскового индивидуального водоочистного средства

Настоящее изобретение относится к емкостному микрообработанному ультразвуковому преобразователю, системе для генерирования или обнаружения ультразвуковых волн и к способу изготовления преобразователя. Заявленная группа изобретений включает емкостной микрообработанный ультразвуковой преобразователь, систему для генерирования или обнаружения ультразвуковых волн, содержащую преобразователь, и способы изготовления преобразователя. При этом емкостной микрообработанный ультразвуковой преобразователь содержит кремниевую подложку, полость, первый электрод, расположенный между кремниевой подложкой и полостью, причем первый электрод расположен под полостью, мембрану, в котором мембрана расположена над полостью и напротив первого электрода, второй электрод, расположенный внутри мембраны или рядом с ней, при этом первый электрод и второй электрод выполнены с возможностью подачи на них напряжения, и первый изоляционный слой, расположенный между первым электродом и вторым электродом, а первый изоляционный слой содержит диэлектрик. Система для генерирования или обнаружения ультразвуковых волн содержит преобразователь согласно настоящему изобретению. Описан способ изготовления преобразователя по настоящему изобретению, в котором преобразователь изготавливают производственным процессом КМОП, и преобразователь можно изготавливать пост-процессом в процессе КМОП. Технический результат заключается в предотвращении зарядки путем добавления дополнительных слоев и получении преобразователей со стабильными характеристиками посредством установки по меньшей мере одного барьера, который расположен на траектории носителей заряда для прерывания потока носителей заряда, начинающегося на одном электроде и направленного к другому электроду. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ пуска вибрационной машины с двумя самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями, установленными на мягкоамортизированном несущем теле, заключающийся в том, что пуск электродвигателей производят поочередно, причем сначала включают один электродвигатель и только после его выхода на установившийся зарезонансный режим вращения включают второй электродвигатель. После установления устойчивого зарезонансного режима синхронного вращения дебалансных вибровозбудителей второй электродвигатель выключают; при этом второй электродвигатель продолжает движение в режиме вибрационного поддержания вращения. Технический результат - уменьшение амплитуды резонансных колебаний. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для медицинской диагностики посредством ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что матрица ячеек cMUT (емкостного микрообработанного ультразвукового преобразователя) сформирована на изолированных по отдельности массивных пластинах на подложке. Масса каждой пластины обеспечивает силу инерции, направленную противоположно силе и движению передачи, вызванной ячейкой, что снижает результирующее смещение движения в пластине. Ослабление движения приводит к ослаблению связывания акустической энергии с подложкой и зашумлению сигналов от соседних ячеек cMUT боковыми волнами. Нежелательное взаимодействие волны с подложкой может быть дополнительно смягчено за счет деформируемого или разреженного периодического установления массивных пластин на подложке. Технический результат: обеспечение возможности акустической изоляции элементов cMUT от подложки. 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для температурной компенсации в устройстве CMUT. Устройства CMUT используют во многих применениях, например, ультразвукового формирования изображения и измерения давления. Эти устройства работают посредством считывания изменения электрической емкости, вызываемого отклонением мембраны (32), содержащей один из пары электродов в устройстве, из-за ультразвукового воздействия или давления, приложенного к мембране. Устройство CMUT может быть восприимчивым к воздействиям изменения температуры. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх