Электроакустический преобразователь

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям. Преобразователь содержит соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор, волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний. Биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной. Технический результат - повышение звукового давления и кпд, надежности преобразователя, упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям и может использоваться в качестве источника акустических колебаний, например, в системах оповещения, пожарной и охранной сигнализации, громкоговорителей в радиосредствах различного назначения, излучателей акустических колебаний дальнего действия (в акустических сфазированных решетках).

Известен электроакустический преобразователь, содержащий диффузородержатель, диффузор, биморфный пьезоэлемент, проводники к источнику электрических колебаний (Куценко А.Н., Раскита М.А. Методическое пособие по курсу «Электроакустика и звуковое вещание». Часть 1. «Громкоговорители». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. С. 25-26).

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя: поглощение значительной части энергии механических колебаний биморфного пьезоэлемента диффузородержателем, к которому биморфный пьезоэлемент жестко прикреплен в трех точках, что снижает акустическое давление и коэффициент полезного действия (кпд) преобразователя.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является электроакустический преобразователь, содержащий соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор и волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний (SU 81244, H04R 17/00, опубликовано в «Бюллетене изобретений» №3 за 1950 г.).

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя: обладает слабым акустическим давлением излучаемых колебаний и низким кпд вследствие значительных потерь энергии на раскачку балансира и статических масс биморфным пьезоэлементом, ненадежностью механической связи биморфного пьезоэлемента с вершиной диффузора из-за наличия промежуточного балансира; габариты скрепленных биморфного пьезоэлемента и балансира не позволяют разместить их внутри диффузора; сложность конструкции из-за наличия балансира и статических масс; кроме того, недостаточная дальности действия.

Техническая задача: увеличение акустического давления и кпд, повышение надежности и компактности, упрощение конструкции электроакустического преобразователя; кроме того, увеличение дальности действия путем обеспечения увеличения площади диффузора.

Согласно изобретению в электроакустическом преобразователе, содержащем соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор и волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний, биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной.

Кроме того, к вершине диффузора, внутри или снаружи, присоединены дополнительные биморфный пьезоэлемент и волновод.

На фиг. 1 показан электроакустический преобразователь, общий вид в диаметральном сечении. Электроакустический преобразователь содержит соосно скрепленные диффузородержатель 1, диффузор 2 с вершиной 3, волновод 4 и биморфный пьезоэлемент 5 с периферией 6; проводники 7 к источнику электрических колебаний (не показан); ось обозначена позицией 8. Волновод 4 в виде тонкостенного конуса (с обычным отношением диаметра биморфного пьезоэлемента к толщине стенки конуса не менее 100), жестко соединенного с биморфным пьезоэлементом 5 по периферии 6, установлен сужением его корпуса в сторону от периферии 6 к вершине 3 диффузора 2, биморфный пьезоэлемент 5 оснащен выпуклой мембраной 9. Биморфный пьезоэлемент 5 с волноводом 4 могут быть установлены в зависимости от требований к габаритам устройства внутри или снаружи диффузора (наружные показаны штриховыми линиями), а согласно п. 2 формулы - внутри и снаружи.

В исходном состоянии электрические колебания не подаются по проводникам 7 к биморфному пьезоэлементу 5. Электроакустический преобразователь не излучает акустические колебания.

Электроакустический преобразователь работает следующим образом.

На биморфный пьезоэлемент 5 параллельной или последовательной схемы подключения его двух пьезоэлектрических слоев (на фиг. 1 показана параллельная схема) подают по проводникам 7 электрические колебания резонансной частоты. Биморфный пьезоэлемент 5 передает со своей периферии 6 возникшие в нем механические колебания волноводу 4, выполненному в виде тонкостенного конуса (позволяющего с наименьшими потерями передавать механические колебания), и к вершине 3 диффузора 2. Это приводит к одновременному перемещению всех точек поверхности диффузора 2 вдоль оси 8, колебания которого воздействуют на воздушную среду с образованием в ней акустических колебаний. Выпуклая мембрана 9 является излучающим элементом. При наличии биморфного пьезоэлемента 5 и волновода 4 внутри и снаружи диффузора 2 амплитуды механических колебаний биморфных пьезоэлементов 5 складываются в одном направлении в вершине 3 диффузора 2. Электроакустический преобразователь обеспечивает максимальное акустическое давление на резонансной частоте биморфного пьезоэлемента 5.

Таким образом, благодаря тому, что в электроакустическом преобразователе биморфный пьезоэлемент 5 жестко прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, и оснащению биморфного пьезоэлемента 5 выпуклой мембраной 9 увеличены акустическое давление и кпд, повышены надежность и компактность электроакустического преобразователя, упрощена его конструкция. Биморфные пьезоэлементы 5 и волноводы 4 внутри и снаружи диффузора 2 позволили увеличить площадь диффузора и, как следствие, увеличили дальность действия акустического преобразователя.

1. Электроакустический преобразователь, содержащий соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор и волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний, отличающийся тем, что биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной.

2. Электроакустический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что к вершине диффузора, внутри или снаружи, присоединены дополнительные биморфный пьезоэлемент и волновод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям. Пьезоэлектрический преобразователь содержит металлический корпус, имеющий цилиндрическую полость, в которой соосно полости последовательно от замыкающей стенки размещены протектор, пьезоэлемент, опорное кольцо и ниппель с отверстием, а также проводники, соединяющие электроды пьезоэлемента с сигнальным кабелем или разъемом.

Использование: для исследования крупноструктурных и неоднородных материалов посредством ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что преобразователь содержит корпус, в котором расположены первый, второй, третий и четвертый пьезоэлементы.

Изобретение относится к метрологии. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит звукопровод, пустотелый цилиндрический корпус, пьезоэлемент с электродами, изолятор, установленный своей нижней поверхностью на верхней поверхности звукопровода, а верхней поверхностью - на нижней поверхности пьезоэлемента.

Использование: для измерения расхода высокотемпературной текучей среды. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой датчик содержит пьезоэлектрический вибратор, выполненный из ниобата лития и имеющий в качестве поверхности выхода поверхность, полученную путем поворота поверхности, перпендикулярной оси Υ кристалла ниобата лития, на угол 36°±2° вокруг оси X; демпфер, выполненный из титана; и соединяющий слой для соединения одной поверхности демпфера с поверхностью выхода; при этом соединяющий слой выполнен из серебра и стеклянной фритты, причем стеклянная фритта имеет коэффициент линейного расширения в диапазоне от 5×10-6 K-1 до 15×10-6 K-1.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструкциям малогабаритных стержневых армированных пьезокерамических преобразователей, предназначенных для работы в составе многоэлементных антенн гидроакустических приемоизлучающих систем, например, для морского подводного оружия.

Использование: в качестве существенной части ультразвукового расходомера. Сущность изобретения заключается в том, что корпус (1) преобразователя имеет ультразвуковое окно (3), корпусную трубку и корпусной фланец (5), и преобразовательный элемент (2) предусмотрен либо на обращенном к среде, интенсивность расхода которой необходимо измерять, конце корпусной трубки, либо на обращенном от среды, интенсивность расхода которой необходимо измерять, конце корпусной трубки, и причем ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью крепления на держателе (6) преобразователя с помощью корпусного фланца (5) и для этого корпусной фланец (5) корпуса (1) преобразователя выполнен с возможностью зажима между фланцем (7) держателя держателя (6) преобразователя и контрфланцем (8) с помощью стяжных болтов (9) и контргаек (10), при этом корпусной фланец (5) корпуса (1) преобразователя на его обращенной к контрфланцу (8) стороне имеет внешний контур (12), который допускает затяжку контрфланца (8) по отношению к корпусному фланцу (5) корпуса (1) преобразователя без перекоса корпусного фланца (5).

Изобретение относится к блоку из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя. Блок из ультразвукового преобразователя (1) и держателя (2) преобразователя, причем ультразвуковой преобразователь (1) имеет корпус (3) преобразователя и преобразовательный элемент (4), причем корпус (3) преобразователя имеет ультразвуковое окно (5), корпусную трубку (6) и корпусный фланец (7), причем преобразовательный элемент (4) предусмотрен либо вблизи от ультразвукового окна (5) корпуса преобразователя или на удалении от ультразвукового окна корпуса преобразователя, причем держатель (2) преобразователя имеет фланец (8) держателя, и причем корпусный фланец (7) корпуса (3) преобразователя с помощью контрфланца (9) с промежуточным включением уплотнительного кольца (10) прижат к фланцу (8) держателя держателя (2) преобразователя.

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям, снабженным мембраной. Преобразователь содержит генератор, цилиндрический корпус, соосно расположенные в нем круглый биморфный пьезоэлемент с выпуклой мембраной над ним и общий плоский кольцевой держатель, снабженный у основания выпуклой мембраны отштампованным на нем кольцевым V-образным диффузором с углом раскрытия от 15 до 60 град в радиальном сечении.

Изобретение относится к вибрационной технике. Вибратор содержит корпус и пьезоэлемент.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке направленных эффективных волноводных преобразователей для гидроакустических средств различного назначения.

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям. Электроакустический преобразователь содержит генератор переменного напряжения, цилиндрический корпус, соосно расположенные в нем круглый биморф с двумя пьезоэлементами, скрепленный с выпуклой мембраной над ним и общим плоским кольцевым держателем, снабжен над выпуклой мембраной акустическим отражательным экраном с периферийными узлами соосного крепления его к цилиндрическому корпусу. Технический результат – повышение акустического давления в 2 раза, сужение диаграммы направленности излучения акустических колебаний, повышение КПД, увеличение дальности действия. 2 ил.

Изобретение предназначено для использования при дефектоскопии, структуроскопии и толщинометрии изделий из бетона и горных пород. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь содержит пьезоэлемент с плоской рабочей поверхностью, первая и вторая боковые поверхности которого выполнены плоскопараллельными и ориентированы перпендикулярно рабочей поверхности, пьезоэлемент поляризован перпендикулярно боковым поверхностям, а электроды нанесены на боковые поверхности, при этом каждый из электродов на боковых поверхностях разделен на N идентичных секций, причем первая секция электрода второй боковой поверхности электрически соединена с второй секцией первой боковой поверхности, N-1 секция электрода второй боковой поверхности электрически соединена с N секцией первой боковой поверхности, а первая секция электрода первой боковой поверхности и N секция электрода второй боковой поверхности являются выходами пьезопреобразователя. Технический результат: повышение эффективности работы ультразвукового преобразователя в режиме приема. 1 ил.

Изобретение относится к акустике, в частности к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям. Преобразователь содержит соосно скрепленные диффузородержатель, диффузор, волновод с жестко сопряженным с ним биморфным пьезоэлементом, проводники к источнику электрических колебаний. Биморфный пьезоэлемент прикреплен соосно к волноводу, который выполнен в виде тонкостенного конуса и установлен сужением его корпуса в сторону от периферии биморфного пьезоэлемента к вершине диффузора, биморфный пьезоэлемент на противоположной стороне от волновода оснащен выпуклой мембраной. Технический результат - повышение звукового давления и кпд, надежности преобразователя, упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх