Электроакустический преобразователь

Авторы патента:

Комиссаренко Владимир Борисович (RU)

H04R17/00 - Пьезоэлектрические преобразователи; электрострикционные преобразователи (пьезоэлектрические или электрострикционные элементы вообще H01L 41/00; конструктивные элементы пьезоэлектрических или электрострикционных двигателей, генераторов или позиционеров H02N 2/00)

Владельцы патента RU 2647509:

Комиссаренко Владимир Борисович (RU)

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 относится к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям и может использоваться в качестве источника акустических колебаний с повышенным акустическим давлением, например, в системах звукового оповещения, охранной и пожарной сигнализации, излучателях акустических колебаний дальнего действия и в других целях.

Известен электроакустический преобразователь, содержащий генератор переменного напряжения, цилиндрический корпус (в аналоге не упомянут как несущественный для него признак, показано лишь его основание), соосно расположенные в нем круглый пьезоэлемент (это может быть и пьезоблок, например биморф с двумя пьезоэлементами), скрепленный с выпуклой мембраной над ним, и держатель (RU 2014758 С1 5, H04R 17/00, 15.06.94).

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя: обладает недостаточно высоким акустическим давлением излучаемых колебаний вследствие потерь механических колебаний при креплении центральной части пьезоэлемента на корпусе, излучает акустические колебания с шириной диаграммы направленности более 30 гр.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является электроакустический преобразователь, содержащий 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 (RU 71496 U16, H04R 17/00, 10.03.2008).

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя: недостаточное акустическое давление, широкая диаграмма направленности излучаемых акустических колебаний, недостаточные коэффициент полезного действия (КПД) и дальность действия, не имеет механической защиты выпуклой мембраны и общего плоского кольцевого держателя от внешних механических воздействий.

Техническая задача: увеличение акустического давления излучаемых колебаний, сужение диаграммы направленности излучения акустических колебаний, повышение КПД, увеличение дальности действия, повышение механической прочности корпуса и защищенности выпуклой мембраны и общего плоского кольцевого держателя от внешних механических воздействий.

Согласно изобретению электроакустический преобразователь, содержащий 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.

На фиг. 1 показан электроакустический преобразователь, общий вид в диаметральном разрезе А-А согласно фиг. 2.

Электроакустический преобразователь содержит генератор переменного напряжения 1, цилиндрический корпус 2, соосно расположенные в нем круглый биморф 3 с двумя пьезоэлементами, скрепленный с выпуклой мембраной 4 над ним и общим плоским кольцевым держателем 5 (одновременно выполняет функции мембраны), а над выпуклой мембраной 4 - акустический отражательный экран 6 (показан плоский, но может быть вогнутый или в виде конуса) с периферийными узлами соосного крепления 7 (например, лепестками, на фиг. 1 не заштрихованы как крепежные элементы) его к цилиндрическому корпусу 2. В совокупности выпуклая мембрана 4 и акустический отражательный экран 6 образуют круглый рупор, направляющий сфазированные акустические колебания к выходу электроакустического преобразователя.

В исходном состоянии генератор переменного напряжения 1 выключен. Устройство не излучает акустические колебания.

Электроакустический преобразователь работает следующим образом.

От генератора переменного напряжения 1 электрические сигналы поступают к биморфу 3 с двумя пьезоэлементами, который одновременно возбуждает механические колебания на поверхности выпуклой мембраны 4 и общего плоского кольцевого держателя 5. Воздействуя на воздушную среду в акустическом преобразователе, выпуклая мембрана 4 возбуждает в ней акустические колебания, направленные вдоль оси 8. В силу того, что акустические колебания от выпуклой мембраны 4 и плоского кольцевого держателя 5 различны по фазе, их результирующие амплитуды вызывают понижение акустического давления на выходе пьезоэлектрического преобразователя. Этот недостаток устраняет акустический отражательный экран 6, который направляет акустические колебания от выпуклой мембраны 4 в сторону общего плоского кольцевого держателя 5 и тем самым обеспечивается сфазированное взаимодействие акустических колебаний от выпуклой мембраны 4 и общего плоского кольцевого держателя 5, что повышает акустическое давление на выходе преобразователя.

Данное изобретение согласно экспериментальным исследованиям увеличивает акустическое давление на выходе электроакустического преобразования в 2 раза (и даже несколько выше), сужает диаграмму направленности излучения акустических колебаний, повышает КПД, увеличивает дальность действия, повышает механическую прочность корпуса и защищенность выпуклой мембраны и общего плоского кольцевого держателя от внешних механических воздействий.

Таким образом, решена техническая задача: увеличение акустического давления излучаемых колебаний, сужение диаграммы направленности излучения, повышение КПД, увеличение дальности действия, повышение механической прочности корпуса и защищенности выпуклой мембраны и общего плоского кольцевого держателя от внешних механических воздействий.

Электроакустический преобразователь, содержащий 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, отличающийся тем, что он снабжен над выпуклой мембраной акустическим отражательным экраном с периферийными узлами соосного крепления его к цилиндрическому корпусу.

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.

Пьезоэлектрический преобразователь // 2604896

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.

Ультразвуковой низкочастотный преобразователь // 2584063

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.

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь // 2582889

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.

Высокотемпературный ультразвуковой датчик и способ его изготовления // 2581421

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.

Гидроакустический преобразователь // 2568073

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.

Ультразвуковой преобразователь // 2566536

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).

Блок из ультразвукового преобразователя и держателя преобразователя // 2566535

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.

Электроакустический преобразователь // 2561341

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.

Вибратор для имитации гармонического и случайного воздействий // 2556277

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

Ультразвуковой преобразователь // 2648301

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.

Электроакустический пьезокерамический преобразователь // 2649041

Изобретение относится к акустике, в частности к электроакустическим пьезоэлектрическим преобразователям. Электроакустический пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, соосно последовательно скрепленный диффузородержатель, диффузор и пакеты из двух пьезокерамических биморфов с межбиморфными узлами скрепления, отличающийся тем, что между вершиной диффузора и корпусом, с помощью центральных скрепляющих стоек, закреплены два или несколько пакетов, состоящих каждый из двух пьезокерамических биморфов, соединенных по периферии узлами скрепления, разделенных центральной скрепляющей стойкой, электрически соединенных таким образом, чтобы при подаче переменного напряжения заданной частоты, пьезокерамические биморфы в пакетах изгибались в противоположных направлениях, передавая механические колебания к вершине диффузора с амплитудой, равной сумме векторов + h всех пьезокерамических биморфов. Технический результат – увеличение акустического давления и повышение коэффициента полезного действия устройства. 3 ил.

Устройство ультразвуковой визуализации объектов в жидких средах (варианты) // 2650348

Группа изобретений относится к ультразвуковой визуализации объектов. Устройство ультразвуковой визуализации объектов в жидких средах содержит генератор и блок обработки информации, корпус, лазер, первую и вторую двояковыпуклую оптическую линзы, полупрозрачное оптическое зеркало, отражающее оптическое зеркало, приёмную матрицу, плоско-выпуклую оптическую линзу, диск с первыми сквозными отверстиями, в каждом из которых размещён волновод с входным и выходным торцами, акустическую линзу, акустический излучатель. Генератор электрически соединён с акустическим излучателем и с блоком обработки информации, который соединён c приёмной матрицей. Акустический излучатель установлен с обеспечением возможности излучения сигналов во внешнюю среду. Диск установлен с обеспечением возможности поступления на входные торцы волноводов через акустическую линзу акустических сигналов, излучённых акустическим излучателем и отражённых внешней средой. Плоско-выпуклая оптическая линза установлена таким образом, что внутри корпуса возникает герметичное пространство. Волноводы устанавливают в первые отверстия в диске. Диск устанавливают в корпус, соблюдая зазор между вторым торцом диска и плоской стороной плоско-выпуклой оптической линзы. Диск герметично соединяют с корпусом. Блок обработки информации соединяют с дисплеем проводами. К генератору присоединяют второй кабель. Технический результат заключается в возможности работать на отражении акустических сигналов и возможности работы звуковизора в жидких, в том числе агрессивных и опасных средах, в широком диапазоне температур, с температурой от нескольких градусов Цельсия до пятисот градусов Цельсия. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.