Электроакустический пьезокерамический преобразователь

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.

 

Изобретение относится к электроакустическим пьезоэлектрическим преобразователям, работающим на фиксированной частоте и может использоваться в качестве источника акустических колебаний с повышенным давлением, например, в системах звукового оповещения, пожарной и охранной организации, сигнализаторов в радио средствах различного назначения, излучателей акустических колебаний дальнего действия в акустических пушках.

Известен электроакустический пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, соосно последовательно скрепленные диффузор и пьезокерамический биморфный элемент (далее биморф), стойки между ним и корпусом (Лекции Интерфейсные электронные схемы. С. 47, рис. 40 Б. -

https://wwwgoog1e.ru/ur1?sa=t&rct=j&g=&esrc=s&sourse=web&cd=1&ved=0ahUKEwj-

3_r15tvOAhWF1ywKHduzBYsQFggdMAA&ur1=http%3A%2F%fep.tti.sfedu.ru%2Frussian%2Fkes%2Fsubjects%2FC_MST%2Flections.doc&usg=AFQjGNGU8SyVpcxiX311410yjOHNDFETkDg&sig2=ygAL9WLIMfXZ1elt1XleeA&cad=rit) Технический недостаток известного электроакустического пьезокерамического преобразователя: обладает слабым акустическим давлением излучаемых колебаний, низким коэффициентом полезного действия (КПД), согласно описания на резонансной частоте биморфа, значительная часть энергии поглощается эластичным материалом под биморфом.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является электроакустический пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, соосно последовательно скрепленные диффузородержатель, диффузор и пакет из двух сегнетоэлектрических биморфов с межбиморфным периферийным узлом скрепления (Жук М. Современная пьезоаппаратура. Радио №3, 1947 г., рис 12.

Технический недостаток известного электроакустического преобразователя состоит в том, что биморфы работают с изгибом в одном направлении, что увеличивает их общую механическую мощность колебаний, но не производит сложение амплитуд биморфов. В результате низкого КПД невозможно получить высокое акустическое давление.

Техническая задача: значительно увеличить акустическое давление до значений не менее 120 децибел на метр на фиксированных акустических частотах за счет увеличения амплитуды механических колебаний, подводимых к вершине диффузора, улучшения КПД, увеличение дальности действия, акустического пьезокерамического преобразователя.

Согласно изобретению электроакустический пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, соосно последовательно скрепленные диффузородержатель, диффузор, пакеты, состоящие из двух пьезокерамических биморфов с периферийными узлами скрепления, скрепленные между собой внутренней центральной стойкой, с помощью внешних центральных стоек соединенные с одной стороны с корпусом устройства, с другой стороны с вершиной диффузора, пьезокерамические биморфы в пакетах, соединенные электрически таким образом, чтобы при подаче к ним переменных электрических колебаний резонансной частоты пьезокерамические биморфы изгибались в противоположных направлениях, увеличивая амплитуду механических колебаний диффузора. На фиг. 1 показан электроакустический пьезокерамический преобразователь, общий вид в осесимметричном сечении, он содержит корпус 1, соосно последовательно скрепленные диффузородержатель 2, диффузор 3 и два (возможно и более двух) пакета 4 и 8, состоящих из двух биморфов 5 с межбиморфными периферийными узлами скрепления 6, центральную, скрепляющую пакеты 4 и 8 стойку 9, центральную внешнюю стойку крепления 7 пакетов 4 и 8 с корпусом 1, центральную внешнюю стойку прикрепления 11, пьезокерамического биморфа 4 с вершиной диффузора 3, электрической цепи питания 10, пьезокерамических биоморфов 4 и 8 соединенную с ними таким образом, чтобы при подаче к пьезокерамическим биморфам 4 и 8 переменных электрических колебаний они изгибались в противоположных направлениях.

На фиг. 2 показаны изгибы пьезокерамических биморфов при положительном полупериоде переменных, электрических колебаний резонансной частоты, подаваемых по электрической цепи 10, векторы изгиба h и векторы смещения центральных точек пьезокерамических биморфов + h относительно нейтрального положения (при отрицательном полупериоде векторы изгиба h и векторы смещения центральных точек пьезокерамических биморфов - h в обратном направлении относительно нейтрального положения не показаны). На фиг. 3 показан фрагмент синусоиды колебаний вершины диффузора со значениями амплитуды, при положительном полупериоде, равной сумме (Σ+h), и амплитуды при отрицательном полупериоде, равной сумме Σ(-h). В исходном состоянии, Фиг. 1, пьезокерамические биморфы 5 в пакетах 4 и 8 находятся в нейтральном положении, параллельно друг к другу состоянии; вершина диффузора 3 занимает положение на уровне «0» Фиг. 3; электрические колебания не подаются по электрической цепи 10 к пьезокерамическим биморфам 5 и диффузор 3, не излучает акустические колебания. Электроакустический пьезокерамический преобразователь работает следующим образом. По электрической цепи 10, соединяющей пьезокерамические биморфы 5 пакетов 4 и 8, подаются переменные 4

электрические колебания резонансной частоты. В пьезокерамических биморфах 5 пакетов 4 и 8 возникают механические резонансные колебания, изгибающие пьезокерамические биморфы 5 в пакетах 4 и 8 в противоположных направлениях.

При положительном полупериоде векторы изгиба h направлены в противоположных направлениях и пакеты 4 и 8 становятся двояковыпуклыми. При этом амплитуды всех векторов + h складываются и направлены к вершине диффузора 3 задавая на нем положительную амплитуду, равную сумме векторов + h всех пьезокерамических биморфов, то есть Σ(+h).

При отрицательном полупериоде переменных электрических колебаний, пьезокерамические биморфы 5, в пакетах 4 и 8 становятся двояковогнутыми. При этом амплитуды векторов, складываясь, направлены от вершины диффузора, 3, задавая в нем отрицательную амплитуду, равную –h, всех пьезокерамических биморфов, то есть Σ(-h).

Таким образом, за счет увеличения амплитуды колебаний диффузора 3 на резонансной частоте пьезокерамических биморфов 5 пакетов 4 и 8 получено значительное увеличение звукового давления и КПД акустического преобразователя.

Практически установлено, что с понижением используемой частоты акустических колебаний необходимо увеличение амплитуды механических колебаний, подводимых к диффузору, что требует увеличение количества последовательно соединенных пакетов из пьезокерамических биморфов.

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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Наверх