Гидрофон

 

... - - -О(онАя

ГА7з,, О " " И

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

«i>699678

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (á1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2908.77(21) 2519498/18-10 (53)М. Кл.2 с присоединением заявки ¹â€”

H 04 R 1/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 8 З 4. 2 З 2 (088.8) Опубликовано 251179 Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 27.1179 (72) Авторы изобретения

А, В. Кортнев, Л, A. Давиденко и И. Е. Дюбченко (71) Заявитель

Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (>4 ) ГИДРОФОН отношение толщин пьезоэлементов выбраноо из с оот ношения д2 + k где d„è

9

К„и

На фиг предложен кий); на

Изобретение относится к технической акустик е и может быть использовано для измерения звукового давления в жидк их и в оздущных средах в широк QM uHT ер вал е т емп ератур.

Известны гидрофоны с активными элементами в виде бжчорфных пьеэопластин (1) °

Однако эти гидрофоны не имеют круговой диаграммы направленности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является гидрофон, содержащий два жестко соеди не нных к онцентри ческ их пьезок ерамическ их элемента с металлизированными внешними.и внутренними поверхностями (2).

Недостатком его является зависимость чувствительности от температуры, определ я ема я типом используемой пьезокерамики, что не позволяет обеспечить достаточной точности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в гидрофоне пьезокерамические элементы выполнены из пьезоматериалов с противоположными температурными зависимостями чувствительности, при этом

d 2 — толщины стенок наружного и внутреннего пьезоэлементов;

9 — пьеэоконстанты, характеризующие абсолютную чувствительность наружного и внутреннего пьезоэлементов соответственно;

К - угловые коэффициенты

2 прямых, отображающих температурные зависимости пьезоконстант наружного и внутреннего пьезоэлементов соответственно;

n = 1 при последовательном электрическ ом соединени и п ье зоэл еме нт ов, — при параллельном соединении.

1 схематически изображен ный гидрофон (цилиндрич есФи г. 2 — к пи вые температур699678

Формула изобретения

fl мя d + /rgb где . Л4 — интервал температур, в ко- 55 тором определяют изменение чувствительности. Приравнивая выражение для

6М к нулю, получаем соотношение между толщинами пьеэокерамических цилинд. ров, при котором осуществляется температурная компенсация чувствительности

2 4 М 11 "М у ной зависимости чувствительности дл я гидр оф о на из ра эл ич ных пь е з ома— териалов и для каждого из них в отдел ь нос ти.

Гидрофон содержит тонкостенные пьезокерамические цилиндры 1 и 2 с металлизированными внешними 3,4 и внутренними 5, 6 поверхностями, вставленные один в другой и жестко соединенные между собой, например, токопроводящим эпоксидным компаундом.

Концы цилиндров закрыты торцовыми крышками 7, через отверстие в одной иэ которых проходит привулканизированный к ней экранированный кабель

8 соединенный с металлизированными поверхностями пьезокерамических цилиндров. Снаружи гидрофон покрыт слоем эпоксидного компаунда 9 (или герметика) для гидроизоляции, На фиг. 2 кривые 10 и 11 изображают температурные зависимости чувствительности пьезокерамики соответствующих типов, а кривая 12 - чувствительность гидрофона.

Гидрофон работает следующим образомм.

При изменении температуры окружающей среды чувствительность одного пьезокерамического цилиндра увеличивается, а другого уменьшается вследствие того, что они изготовлены из разных пьезоматериалов, имеющих противоположные температурные зависимос ти чувствительности. Общая чувствительность обоих цилиндров за счет соответствукщего выбора соотношения между толщинами их стенок. остается неизменной. Для последовательно соединенных пьезоэлементов, отличающихся толщиной стенок, общая чувствительность М пропорциональна

Изменение чувствительности пьезоэлемента в зависимости от температуры може т быт ь оха рак т ер из ова но у гловым коэффициентом прямой, отображающей температурную зависимость пьезоконстанты, и для составного пьезоэлемента записывается в виде

Аналогично находится соотношение и для параллельно соединенных пьезоэлементов.

Применение пьезоэлементов, изготовленных из разных пьезоматериалов, 5 имекщих противоположные температурные зависимости чувствительности, позволяет повысить точность измерений так как сводится к минимуму погрешность, связанная с изменением температуры окружакщей среды. Результаты измерений, приведенные на графике и созпадающие с расчетами по формулам, показывают, что в интервале температур от — 20 С до +35 С изменение

15 чувствительности предложенного гидрофона не прев ышает ЗЪ, тогда как для гидрофонов,изготовленных из наиболее стабильных составов пьезокерамики, это изменение в указанном интервале температур превышает 10%.

Гидрофон, содержащий два.встав25 ленных один в другой и скрепленных между собой пьезокерамических элемента с металлизированными внешними и внутренними поверхностями, о т л и ча ющи и с ятем, что, с целью

30 повышения точности измерений, пьезокерамические элементы выполнены из пьезсматериалов с противоположными температурными зависимостями чувст— вительности, при этом толщины пьезо35 элементов связаны соотношением (ЗЧ 4 ) где d u d — толщины стенок наруж2

40 ного и внутреннего пьезоэлементов;

К и К 2 — угловые к Оэффициенты прямых, от об ра жающих темп ератур ные за в ис имости пьезоконстант на45 ружного и внутреннего пьезоэлемент ов соотв ет> ственно;

Il

g u g " пьезоконстанты, характеризующие абсолютную

50 чувствительность наружного и внутреннего пьезоэлементов соответственно;

n = 1 — при последовательном электрическом соедине— нии пьезоэлементов и п = 1 — при параллельном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 .372745, кл. Н 04 R 17/00, 1973.

2. Авторскбе свидетельство СССР

9 548321, кл. В 06 В 1/06, 1976 (прототип).

699678

zzz. /

N/ìî %

Составитель И. Попова

Редактор А, Шмелькин Техред М. Петко Корректор Г. Решетник

Заказ 7244/60 Тираж 775 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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