Резонансный электромеханический преобразователь

 

м 685354

Союз Советских

Социалистимвских

Рвспубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (5l ) М. Кл.-

В 06 В 1/06

Н 04 R 17/00 (22) Заявлено 03.05.78 (21) 2613033/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государстеенный кемнтет

СССР ее делам нзебретений н открытей (53) УДК 534.232 (088.8) Опубликовано 15.09.79. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.79

В. P. Вавер, И. П. Голямина, В. С. Марголин, Б. Х. Мечетнер и Н. А. Хлопотунова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

1

L (54) РЕЗОНАНСНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области ультразвуковой техники, а именно, к электромеханическим преобразователям и может быть использовано. в ненагруженных и слабо нагруженных ультразвуковых устройствах, например, для модуляции интенсивности излучения оптических квантовых генераторов в светолучевых станках, а также в ультразвуковых инструментах для сварки тонких полимерных пленок и для некоторых видов хирургических операций.

Известен электромеханический преобра- 16 зователь, содержащий возбудитель из пьезоактивного материала и концентратор, при этом размеры возбудителя и концентратора выбираются равными полуволновой длине на резонансной частоте {1).

Недостатком известных электромеханических преобразователей является невысокий коэффициент преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является резонансный электромеханический преобразователь, со- 1о держащий стержневой возбудитель из пьезоактивного материала и ступенчатый концентратор с четвертьволновой выходной частью, волновое сопротивление материала которого не превышает волнового сопротивления материала возбудителя (2).

Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент преобразования вследствие неоптимального использования волновых свойств возбудителя и концентратора.

Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования.

Это достигается тем, что в предлагаемом резонансном электромеханическом преобразователе концентратор и возбудитель выполнены с соотношением длин

В» (1 25 225) ф

@,  — длины соответственно концентратора и возбудителя;

Л„, Л вЂ” длина продольной звуковой волны соответственно в концентраторе и возбудителе.

На чертеже представлен описываемый преобразователь с пьезокерамическим возбудителем.

Преобразователь состоит из возбудителя 1, содержащего пьезокерамические шайбы 2, собранные в столик, который посредст685354 вом болты 3, i шляпкой .диаметром, равным ди метр) шайб 2, через шайбу 4 из пассивного материалы жестко соединен со ступенчатым концентратором 5. Длина пьезокерамического возбудителя 1 равна 3, а длина концентратора 5, выполненного из материала с волновым сопротивлением, не превышаюшим волнового сопротивления возбудителя, например, из алюминиевого сплава, равна

При этом тонкая часть концентратора равна четверти длины продольной звуковой 1е волны в концентраторе, а на ее рабочем торце приклеивают зеркало 6 для модуляции лазерного излучения.

Кроме того, место соединения болта 3 и концентратора 5 расположено в узле ме15 ханических напряжений. т. е. на расстоянии половины длины волны от рабочею торца.

Пьезокерамические диски поляризованы по толщине, имеют металлизированные боковые поверхности, которые поочередно соединены друг с другом и посредством проводни- 20 ков 7 и 8 присоединены к источнику питания

9. При этом длину возбудителя 1 и концентратора 5 выбирают согласно данному предложению.

Устройство работает следующим обраи зом.

Генератор насграивается на резонансную частоту по максимуму амплитуды рабочего торца концентратора 6. При этом выбираетср. частота, например, соответствуюгцая второй гармонике колебаний. Усиление механических колебаний в предлагаемом резонансном электромеханическом г|реобразователе происходит, кроме известного технического решения в месте перехода толстой ступени в тонкую, дополнительно в месте скачка

3S волновых сопротивлении материалов возбудителя и концентратора при сравнительно слабом уменьшении вынуждающей силы возбудителя.

Повышение коэффициента преобразоваюстигается тем, что место соединения возбудителя и концентратора работает как своеобразный «ступенчатый концентратор».

Использование предлагаемого резонансного электромеханического преобразователя позволяет существенно повысить эффективность ультразвуковых систем, использующих такие преобразователи, так как например, при заданном токе в обмотке возбудителя у предлагаемого преобразователя значительно повышается колебательная скорость, а следовательно, и амплитуда колебаний на его рабочем торце по сравнению с обычно используемыми и электромеханическими преобразователями.

Формула изобретения

Резонансный электромеханический преобразователь, содержащий стержневой возбудитель из пьезоактивного материала и ступенчатый концентратор с четвертьволновой выходной частью, волновое сопротивление материала которого не превышает волнового сопротивления материала возбудителя. отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования, концентратор и возбудитель выполнены с соотношением длин

—" = (1,25-:2,25) ф ! к, 1 — длина соответственно концентратора и возбудителя;

Л,, Л вЂ” длина продольной звуковой волны концентратора и возбудителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голямина И. П. Магнитострикционные излучатели из ферритов. Источники мощного ультразвука. «Наука», M., 1967. с. 142—

146.

2, Марков А. И. Резание труднообрабатываемых материалов при помоши ультразвуковых колебаний. М., 1962, с. 76 — 77 (прототип) .

685354

Составитель Е. Артамонова

Редактор С. Хе и фи ц Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 5353(11 Тираж 585 Подписное

ЦН ИИ П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4