Приемный электроакустический преобразователь
(I I) 46324О
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Респуолик (61) Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 24.10.72 (21) 1840505, 18-10 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. Н 04r 17/00
В 06b 1/00
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 534.222(088.8) Опубликовано 05.03.75. Бюллетень % 9
Дата опубликования описания 19.12.75 (72) Авторы изобретения
Е. В. Литвинов, B. А. Пирогов, Е. C. Рейзин, Б. Д. Тартаковский, Д. В. Хаминов и А. И. Штрик (7!) Заявитель (54) ПРИЕМИЫй ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИИ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Государственный комитет (23) Приоритет
Изобретение относится к ультразвуковому приборостроению и может быть использовано при конструировании приемных электроакустически: преобразователей, работающих, например, в жидких средах.
Известны приемные электроакустнческие преобразователи, содержащие пьезоактивный элемент и чствертьволновый согласующ1гй слой.
Недостатком известных преобразователей является значительное понижение чувствительности при согласовании в широкой полосе частот, что ограничивает возможность применения подобнь1х преобразователей.
Цель изооретсния — повышение чувствителbiiîcTII приемныx преобразователей при сохранении ширины полосы пропускания.
Для этого предлагаемый преобразователь снабжен вторым согласующим слоем полуволновой толщины, причем согласующие слои выполнены из материалов, волновые сопротивления которых удовлетворяют следующему условию:
О 3 (7 (<о(г(2zþ
ГдЕ ZI, Z2 И Ую — СООтВЕтСтВЕННО ВОЛНОВЫЕ сопротивления материалов полуволнового и четвертьволнîBîãо слоев и среды.
На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 — частотная характерпстика. Преобразователь содержит пьезоактивный элемент 1, четвертьволновый слой 2
iI П011 ВолнОВЫЙ СЛОЙ 3.
Повышение чувствительности преобразователя с допо;.иптельпь|м полуво",íîâûì слоем
В -:аданной по "се Iастот основано на более
6".,ã".ãî Ipiisr."1",II т >IIIiccpop iaiiIII входного акустического и.;1псданца преобразователя, приводящей к увеличен;по коэффициента прозр".÷;; còï гр",.ï",iiöû раздела преобразователь — среда, которому пропорциональна чувствительность. Например преобразователь с Одним четвсртьволповым слоем имеет шир .1,у полосы Л,11 и чувствительность на частоте р=.ç;îiiàícÿ jp (,"",) = А I w, (j,) !, где Л вЂ” постоянный коэффициент, а 1К 1 коэффициент прозрачности входной поверхности преобразователя (фиг. 2, кривая а).
Ес,»i взять четвертьволновый слой с меньшим волновым сопротивлением, то коэффициент прозрачности входной поверхности на частоте резонанса и, следовательно, чувствительность будут больше (кривая б), по при этом уме п=шится шпрппа частотной характеристики до геличи 111 Л/. Чтобы ширина характеPi:cTII IiII ocT3 I 2cI> пРежнеи> Равнои Л/1, II co хр -Iiièëññü высокое значение чувствительности u,,необходимо изменить параметры пре)O, (ь (..)! =-- o7J ê(,) I (jW(f ):-и о0р 2308 2Tc;IH (ВходноЙ акустичес :.ПЙ
„-,анс), прпмснпв, например, слой с соотвстстВуюи(ими параметрами. jy21 известно, только
Г;ОЛ)(BO. (НОВЫЙ C.IOH H()(C1151CT 31!2 1CIIII51 !(ОЭффПЦП(.IIT2 ПРОЗРЯЧ НОСТИ, СЛ,(ОВсlТС, П>110, ОЛLUII1i2 СЛОЯ ДОЛ ж па ОЫТЬ Полувол llовой ПО (ЯсТоТс pc30II2IIc2 и )coop230BBTc. IIK Вс IIIÎi!oc ж (опротнвлспис м", I српа 12 слоя долж! .о быть
T2 I 11)*i, ITo6!>I коэффиц(!снт п,)c 3Р 2 1!10OTII н 1 краях задан((ой полосы был бы Гышс, так (ТобЫ ПО,(ус(СИ !".H Ш ipil:!сl ПОЛOCul ОКПЗя я Ь равной Л! 1. 3 о гоз.",to)KI!o только в -том слуЧЯС, ССЛI("ЫО .) « ГЬ ВО, IНОВОС СОППОТИВЛ" 1111С матер (ял» пол Do, ново(0 оя мепыпим Bo".-!
IOBOI 0 < ОПPÎTIIBЛСНП51 СРС,ЬI.
1 1Олучспн я я В pc3, .П>тя (ñ (я cT071125I хР ряl TCPIICT1iK2 113001>2)KC IЯ llсз (})ПГ., К(!IBЯ(I (Э.
Точные параметры слоев (zi и z ) рассчнтыВЯ!ОТСЯ 113 УC BOBlill ДЛЯ КОЭффПЦПС!(ТЯ ПРОЗРЯ!Iil OCT!I, 3 сl (ñ11: f!Û (Н сi P C30ilcl liC1101! (Р С 10 I Ñ Н
П Я 0,11 О,» 1(3 K P BOB ПОЛОСЫ, сl 1!М Сl (НО: мех. 0>1; ((:(!I g> >— БолнОВые To,(щины периого .,(второго со(.ласующих слоев на краю
П O. 10 С ul (с>, =-: 2-..1„.!, /С,, т: — 2-.(„1, С,);
il L> T0.2ÙIii!Û СОГ, 1 сlСУ!ОЩI(Х С;!ОЕВ, СМ;
С, и С, — — cKoj)ocгн звука В согласующих слоЯХ, С 5(СЕК;
zf) — волновое сопротивление среды, из
KoI ОРОЙ;) lc!IPocTP2Ïßñòñß 38>, КОВ251
Волна, мсх. Оъ(; ,1„— частота резонанса преобразователя, COOTBCTCTBУ!ОЩЯЯ ССРС;(Н1!Е ПОЛОСЫ, ГЦ;
f(- — х!Яксг(х!яг!ьно возмо)кная величина коэффициента прохождения по эпергпи гра(ни(ты ряз.геля прсоб)разователь- — срс,(а ня частоте /„. с>.ПЯЛ(13 Н Я COB)(C ТИОС(Ь C!ICT(. I>! ) () 2BI(CНИИ оп!Оситсльно г(и г позволяет установить
i!pC.l(., fui Из)!Сн lillli 3(12 I Illlll zf
ТорЬIХ,(ОСТИ! сlс) С51 ПОГЫШСН)(Е Ч 1 ВСТВИТЕ. IЫ10СТ1: (Ij) II COK,) 2IICIIIIII (ЮЛОСЫ.
Пределы изменений z(и z> должны быть где f резонансная частота, j„— частота края полосы, а — зпачс!и!е коэффициента прозра liiocTII на частотс резонанса. В разBCP!I>) ТОМ ВИДС ЭТII; СЛОВПЯ П»СИ(BH;I:
8р,z„,z, (1 - - (o„ -о;,) (1, . (g"-, ) zi (> с> (— ) -(tg;о, 1с т,Р((R>Z + Z.,(. — Л 1р )J Z,— — .1а .(-+а tg).) +
+ ftg 7> (- о tg о) -i Г J 2 (- + - 21ьо) +
+ Rz. tg;. J Г; + уга,а tg 7 Г
- =-,;" (1+; 1 — ("I )
2 где zi и 22 — соответствующие иско):ыс
3нс(Ч ЕНИЯ BO IНОВЬIХ COI(POTIIB ICf! I!É Х(сlТСРИ« лов согласующих слоев, мех. ом; R и х — соотвстственпо активная и рсякт;!впяя состав,I5IIOIlIIte ВХОЯНОГО ЯК сCT:I ICCKO! ПМПС,(аппсl
II 2 ЧЯCTOTC 1,:, COOTBCTCTB) !OIL(CII KP2!0 !IO IOCBI, мех. ом; г — активная составл(поп.яя входноГО И М Г1СДсl Нп с! ПЯ Ч Я СТОТС ) В COO ГЗСТ СТВО IOI)(CI! середине полосы (реактивная равна нуно), Ол-о<-, <=-,«,<2Ä
ДГ!я получения максимально Возможного увеличения чувствительности неоохо.,и»о дл5(3"> K2)K, i Ol 0 КО ИКР ЕТНО! 0 C!1>! -1 25(P2CC I!ITI>(32 Ь
ТОЧНЫЕ ЗНЯЧЕНИЯ Zi И Zg, PCIII25! ГРафИс(ЕGКH систему мрявнс:ий.
jj pc:()ic T изобретен ия
Пр(;с)(пы(! элс "!()02Kycтический прсобразоВ«ТСГ!Ь, ВКЛЮЧЯIОЩИИ ПЬСЗОЯI(ТИВПЫИ ЭЛС. (СН1 !(TВертьВолноВыЙ согляс»ющий c(IOÉ> л и I а и щ п и с я (см, что, с целью повышения
>увст >liTc;IbliocT!l при сохранении ширины полось: пропуска:(ия, он ci!ябжен вторым согласующим слоем Г:олуволновой толщины, причем согласующие слои выполнены из материалов, акустические сопротивления кото4.> рых удовлетворяют следующему условию:
0,3со (:> < о (ао (2с> о где zf, z и z,— соответственно волновые
;)о COIIpOTPIBЛСI(Ия мсlТСр П ЯЛОВ Г!ОЛ 5 ВО IHOBOI 0 11 четвсртьволпового слоев и среды (в мех. 0»).
463240
Ф г 7
/р/=л/и/,г
Составитель И. Попова
Текред М. Семенов
Редактор С. Титова
Корректор Т. Гревцова
Типография, ир. Сапунова, 2
Заказ 3016!6 Изд. ¹ 650 Тираж 740 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета ЯМпнистров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., и 4 5
