Электроакустический кольцевой параметрический преобразователь

 

О П И С А Н И Е .1543148

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЬ. ":ЬСТЗУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.-Ф н ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.03.75 (21) 2113962/09 с присоединением заявки ЛЬ (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень Ке 2

Дата опубликования описания 16.02.77 (51) М Кл 2 Н ОЗН 9/ЗО

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.314(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения (7I) Заявитель

Е. A. Васильцов

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В, Куйбышева (54) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ КОЛЬЦЕВОЙ

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при приеме и излучении акустических волн.

Известен электроакустический кольцевой параметрический преобразователь, содержащий кольцевой резонатор (1).

Однако известный электроа куст пческий кольцевой параметрический преобразователь не обеспечивает высокую эффективность преобразования электрической энергии в акустическую.

С целью повышения эффективности преобразования электрической энергии в акустическую в предлагаемом электроакустическом кольцевом параметрическом преобразователе в диаметральной плоскости кольцевого резонатора жестко закреплен упругий электроакустический стержень, например, из пьезокерамики.

На фиг. 1 приведена конструкция электроакустического кольцевого параметрического преобразователя; на фиг. 2 — сечение по А — А на фиг. 1.

Электроакустический кольцевой параметрический преобразователь содержит кольцевой резонатор 1, в диаметральной плоскости которого жестко в натяг закреплен упругий электроакустический стержень 2 из пьезокерамики.

Электроакустический кольцевой параметрический преобразователь работает следующим образом.

Кольцевой резонатор с электроакустнческим упругим стержнем из пьезокерамики образует параметрическую колебательную систему, обеспечивая ее возбуждение íà пара5 метрических резонансах. Такая система обладает собственными (парциальными) частотами в плоскости кольцевого резонатора на изгибных (Я и продольных ф) колебаниях, где

s= 2, 3, 4,..., I =0, 1, 2,.... — порядки мод коле10 баний. Эти типы колебаний сопровождаются действием взаимно перпендикулярных сил Fv и 1 г, направленных по нормали и касательной к поверхности кольцевого резонатора и распределенных по его окружности.

Кроме того, на нормальные составляющие силы F -, направленные по длине упругого стержня, накладывается постоянно действующая пара сил F„. Взаимодействие этих сил

20 при колебаниях кольцевого резонатора сопровождается изменением его длины и кривизны.

Условие существования постоянных смещений, вызываемых парой сил F„ïðè наличии взаимно перпендикулярных колебательных сме25 щений (нормальных и касательных) приводит к установлению параметрических резонансов колебательной системы прн отношении парциальных частот ;)f,=2)ï, где тт =1, 2, 3....

Изменяющимся во времени параметром такой

Ç0 системы является изгибающий момент в плоскости кольцевого резонатора 1. периодически

543148

Фиг. Z

Уиг. 1

Составитель А. Кузнецов

Техред Е. Петрова

Корректор Н. Аук

Редактор Т. Янова

Заказ 49/14 Изд. № 122 Тираж 1054 Подписное

Ш1ИИПИ Госуд:pcí:åííoãî комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 изменяющийся с частотой его продольных, в частности при i=0, радиальных колебаний.

Необходимая для параметрического возбуждения пара сил обеспечивается с помощью упругого стержня, создающего растягивающее усилие.

Выполнение упругого стержня из пьезокерамики позволяет усилить эффект параметрического возбуждения за счет колебательных сил обратной связи, вызываемых наряду с упругостью наличием пьезоэффекта.

Эффект параметрического усиления проявляется на первом параметрическом резонансе (folf,= 2), когда управляющими .колебаниями являются радиальные колебания (1=0) кольцевого резонатора, симметричные относительно его оси, при этом имеет место необходимое соответствие между фазами изменяющегося во времени параметра (изгибающего момента) и вызываемых изгибных колебаний, приводящее к нарастанию последних. Поведение изгибающего момента определяется радиальными колебаниями, возбуждаемыми от генератора.

Изгибные колебания в каждый период приобретают дополнительную энергию от радиальных колебаний, вызывая эффект параметрического усиления тем сильнее, чем ближе соответствуют возбуждаемые и возбуждающиеся частоты парциальным частотам колебательной системы — кольцевой резонатор с упругим стержнем, причем поперечные размеры упругого стержня в плоскости колебаний кольцевого резонатора выбираются таким образом, что одна из его собственных частот изгибных колебаний — fI, где l=1, 2, 3..., близко соответствует одной из собственных частот

f. кольцевого резонатора, связанной с частотой f, вышеуказанным соотношением, в частности, få= 1 — fç=2 при 4=0//в=в=2. Парциальные частоты f„ f; и fi определяют соответствующие геометрические размеры кольцевого резонатора и упругого стержня.

Формула изобретения

Электроакустический кольцевой параметрический преобразователь, содержащий кольцевой резонатор, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности преобразо20 вания электрической энергии в акустическую, в диаметральной плоскости кольцевого резонатора жестко закреплен упругий электроакустический стержень, например, из пьезокерамики.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Гусакова Г. И., Ананьева А. А. Пьезоэлектрический стержневой преобразователь с радиальным возбуждающим элементом.

33 2. Доклад на Ч111 Всесоюзной Акустической конференции, М., 1973 г. (прототип).