Пъезоакустический преобразователь

 

Севе 6оеетскнк

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОк- СКОМУ СВИТЕ i Е:-: - ЗВАЛ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20,11.74 (21) 2077536/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл,2 F156 1,/04

Совета Министров СССР по делам изсбргтеннй и открытий (53) УД К 621-525 (088.8) (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень ¹ 4 (45) Дата опубликования описания 01.02.78 (72) Авторы изобретения

А. А. Денисов, А. А. Ерофеев и О. И. Иванов (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (54) БЬЕЗОАКУС1 ИЧЕСКИй 1" PEQFРАЗОВА1 ЕЛЬ осУдгРстеенный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области пневмоавтоматики, а именно — к устройствам для ,преобразования разнородных физических сигналов в комбинированных системах и может быть использовано, например, в различных электропневматических системах управления.

Известны устройства для преобразования разнородных физических сигналов путем турбулизации струи электростатическим полем (1). Электрический сигнал преобразуется в этих устройствах в пневматический за счет движения свободных зарядов при коронном разряде, возникающем между электродами, к которым приложено высоковольтное напряжение. Однако необходимость использования высокого напряжения для поддержания коронного разряда затрудняет непосредственную связь .преобразователя с низковольтной управляющей частью системы и требует применения специального высоковольтного усилителя. Кроме того, в этих устройствах возможен пробой рабочего промежутка, а ток коронного разряда зависит от параметров рабочего тела (температуры, влажности, давления).

Наиболее близким к изобретени о техническим решением является устройство, содер>кащее соосно расположенные питающее и приемное сопла и находящуюся между ними рабочую камеру с диффузором, в которой параллельно оси сопл размещен пьезокерамичсскнй излучатель (2). Однако, в таком устройстве из-за неудовлетворительного акустического согласования приспособления, выра5 батывающего акустические сигналы, происходят акустические потери, и оно характеризуется низкой эффективностью использования источника акустических сигналов.

Целью нзооретения является улучшение эк10 сплуатационных характеристик преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в рабочей камере за пьезокерамическим излучателем выполнена замкнутая воздушная полость, в которой установлен подвижный

15 поршень.

На чертеже приведен предлагаемый пьезоакустический преобразователь электрического сигнала в перепад давлений газа, разрез.

Электрический сигнал в виде низковольтного напряжения U» с частотой fy подается от звукового генератора на пьезокерамический нзлу|атель 1, установленный в рабочей камере 2 с диффузором 3. В питающее сопло 4 поступ""åò рабочее тело (газ) под давлением

Ро. 1 3 расположенного соосно с питающим

colt.".ом II,)I:c ..:;I0I 0 сопла 5 I аз поступает K НсполнптcÄйому элсме;пу (на чертеже не показан . Перемещая поршень б с помощью

I,IIíIà 7 осущссгвляют настройку собственной

ЗО частоты рабочей камеры совместно со струей

590503

Изд. ¹ 185

Тираж 907

Подписное

Заказ 3251/7

Типография, пр. Сапунова, 2 на фиксированную частоту /ф. Диффузор 3 с большим углом раскрытия служит для отклонения турбулизованной струи, устранения остаточного давления в,приемном сопле и, следовательно, увеличения крутизны статической характеристики преобразователя. Увеличение интенсивности акустического излучения от пьезокерамического излучателя в рабочую камеру 2 достигается с помощью замкнутой воздушной полости 8, линейный размер которой по длине равен половине длины волны в газе. Для подстройки акустического излучения на максимум в полости 8, размещенной за излучателем 1, установлен подвижный поршень 9, регулируемый винтом 1 О. Пьезокерамический излучатель 1 может быть выполнен в виде прямоугольной (квадратной) пластинки или в виде цилиндра с питанием от звукового генератора 11. Допустимы конструктивные варианты рабочей камеры (она может быть выполнена с отклоняющей стенкой, острой кромкой и т. п.).

При подаче низковольтного напряжения

U, от генератора 11 на излучатель 1 последний излучает в рабочую камеру 2 звуковые колебания, которые, отражаясь от поршня b и накладываясь на падающую звуковую волну, образуют при совпадении резонансной частоты f> рабочей камеры совместно со струей с частотой /ф звукового генератора акустическое поле большой интенсивности.

Равенства /р=1ф добиваются перемещением поршня 6 с помощью винта 7. Давление питания Р, и размеры рабочей камеры выбирают так, чтобы струя при отсутствии звукового поля была ламинарной по всей длине камеры и не касалась горловины диффузора 3.

При этом в приемном сопле 5 устанавливается давление высокого уровня Р,. Под воздействием интенсивного звукового поля на ламинарную струю она турбулизуется, увеличивается угол ее расширения и струя заполняет диффузор 3. Из-за большого угла раскрытия диффузора струя течет вдоль образующей диффузора, не попадая в приемное сопло, давление в котором падает практически до

5 нуля. При изменении входного напряжения от нуля до U», давление в приемном сопле при (ф= р уменьшается от Р, до О. После снятия

U» ламинарность струи восстанавливается и давление в приемном канале снова возраста10 ет до Рв.

По сравнению с известными преобразователями разнородных сигналов предлагаемый обладает следующими преимуществами: низковольтный сигнал управления, что позволяет

15 непосредственно стыковать преобразователь с управляющей частью электропневматических систем управления; универсальность, обусловленная возможностью управления сигналами по напряжению и частоте; конструктивная

20 простота, высокая надежность и легкость настройки.

Формула изобретения

Пьезоакустический преобразователь, содержащий соосно расположенные питающее и приемное сопла и расположенную между ними рабочую камеру с диффузором, в которой параллельно оси сопл размещен пьезокерамический излучатель, отличающийся тем, 80 что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик преобразователя, в рабочей камере выполнена замкнутая воздушная полость, размещенная за пьезокерамическим излучателем, в которой установлен подвижный

85 IIOPIIIPHb, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Елимелих И, М. и Сидоркин Ю. Г.

Струйная автоматика (пневмоника). Л., Лен40 издат, 1972, с. 142.

2. Патент США № 3311122, кл. 137 — 81.5, 1970.