Электроакустический преобразователь

 

ОП ИС

ИЗОБРЕТЕН ИЯ и 716626

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 22.09.77(21) 2527791/18-10 с присоединением заявки,% .. {23)Приоритет—

Опубликовано 25.02.80. Бюллетень М 7 (51)М. Кл. .В 06 В 1/06

Веударетееаеьй кематет

СССР ие делам нзебретений в еткрнтмй (53) УД К 534. 852. (088.8) Дата опубликования описания 28.02.80 (72) Автор изобретения

М.. Г. Кулешов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении пьезоэлектрических низкочастотных излучателей.

Известен электроакустический. преобразователь, выполненный целиком из пьезоактивного материала в виде сферы(1), Однако такой преобразователь вследстwe особенностей технологии не может быть изготовлен достаточно больших

1О размеров и, следовательно, не обеспечивает требуемую мошность излучения в области низких частот.

Известен также электроакустический преобразователь, выполненный в виде сферы и содержаший расположенные в меридиальных плоскостях пьезоэлектрические возбудители в виде дуг, закрепленных в полюсах сферы (2).

Однако этот преобразователь также не обеспечивает эффективную работу в области низких частот из-за возникаю- шего при противофазных колебаниях orдельных элементов преобразователя акустического короткого замыкания.

Целью изобретения является повышение излучаемой мошности в области низких частот.

Поставленная цель достигается за счет того, что преобразователь снабжен скрепленными между собой двумя наружными полусферическими оболочками, при этом дуги возбудителя выполнены составными из двух равных частей с угловым размером каждой части, меньшей четверти окружности, концы этих частей прикреплены к введенным в устройство дополнительным упорам, закрепленным на внутренней стороне полусферических оболочек; разжимной упор выполнен в виде снабженной хвостовиком с резьбовым отверстием усеченной многогранной пирамиды с конической полостью и сквозными разрезами вдоль ребер и болта с конической частью между головкой и резьбой части дуги возбудителя выполУ нены составными в виде чередуюшихся

3 7166 пьезоактивных призм и плоских пассивных вставок, части дуги возбудителя

; выполнены в виде биморфных пьезоэлект- рических элементов биморфные пьезоэлектрические элементы выполнены в виде чередующихся пьезоактивных призм

" и плоских пассивных вставок; упоры, . расположенные в полюсах сферы, также прикреплены к внутренней поверхности полусферических оболочек и выполнены разжимными.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 разжимной упор; на фиг. 3 а,б и в — варианты выполнения соответственно сос. тавного, изгибного и изгибного составного возбудителей. .Преобразователь состоит из скрепленных друг с другом по экватору двух полусферических оболочек 1, возбудителей в виде дуг 2, прикрепленных с обеспечением акустического контакта. к ободочкам, разжимных упоров 3 и сплошных упоров 4, жестко прикрепленных к полусферическим оболочкам, которые соединены друг с другом болтами 5, стягиваюшими полусферы за фланцы 6. Электрический сигнал подводится кабелем 7, пропущенный через герметичный сальник 8

Все активные элементы возбудителя включены параллельно друг другу.

Конструкция разжимного упора показана на фиг. 2, где 9 — многогранная пирамида (в данном случае четырехгранная) с хвостовиком 10 с резьбовым отверстием, куда заворачивается болт

1I, разжимая конической частью грани пирамиды.

Конструкция и включение отдельных частей активных элементов разных типов показаны на фиг. 3 а,б,в.

Активные элементы возбудителя могут быть выполнены в виде набора чере дующихся пьезоактивных призм 12 (фиг. За) с электродами; например, на косых гранях, и плоскопараллельных пассивных вставок 13 (пластин, форма которых повторяет форму косых граней призм), 14 - часть полусферической оболочки. Соседние призмы для удобства электрического монтажа обращены друг к другу электродами одноименных полюсов, и все одноименные электроды соединены друг с другом.

На фиг. 3 б показано выполнение биморфного активного элемента„ состояще1 го из двух сплошных пьезокерамичйских дуг 15 и 16, одинаково поляризованных и склеенных друг с другом, при этом электроды разноименных полюсов попарно соединены друг с другом.

Биморфные элементы могут быть выполнены и соатавными (фиг. 3 e) в виде чередующихся призм и плоскопараллельных пассивных вставок (как и в случае, представленном на фиг. За). При. этом каждая из дуг собрана из одина.кового числа одинаковых призм (с одним и тем же углом между косыми гранями), но плоскопараллельные вставки в каждой из дуг имеют разную толщину, верхниетолше нижних, так что при одном и том же количестве призм .и разных радиусах кривизны дуги элементов имеют одинаковый угловой размер, а они сами — плоские торцы. Кроме того, верхние призмы для удобства электрического монтажа ориентированы по полярности противоположно нижним (при электродах на косых гранях), и электроды призм верхнего ряда соединены с электродами призм нижнего противоположной полярности, а . электроды одноименных полюсов, например, призм йижнего ряда соединены друг с другом и сигнальными электродами кабеля.

Преобразователь работает следующим образом. При подаче переменного .электрического напряжения на электроды возбудителей последние совершают механические колебания и возбуждают сферическую оболочку, которая излучает звук в окружающую среду. Резонансные частоты преобразователя определяются в основном резонансной частотой сферической оболочки, состоящей из двух жестко

40 скрепленных полусферических оболочек и резонансных частот возбудителя, из которых самая низкая — частота, соответствующая изгибной моде колебаний арки, представляющей собой, как мини4 мум двухслой элемент и сферическая оболочка. Эта частота также ниже и нижней резонансной частоты сферической оболочки. Поскольку же сферическая оболочка доста- точно жесткая, колебания во всех ее точках на резонансной частоте возбудителя, которая существенно ниже резонансной частоты оболочки, будут синфазны, и, следовательно, реактивная составляющая

55 сопротивления излучения меньше, чем при отсутствии оболочки. При большом о угле дуги (около 180 ) и при незначиГ

6 6 держащий расположенные в мерндиальных плоскостях пьезоэлектрические возбудители в виде дуг, закрепленных в полюсах сферы, о т л и ч а ю ш и и с я. тем, что, с целью повышения излучаемой мощности в области низких частот, он снаб жен скрепленными между собой двумя наружными полусферическими оболочками, при этом дуги возбудителя выполнены составными из двух равных частей с угловым размером каждой части, меньшей четверти окружности, концы этих частей прикреплены к введенным в устройство дополнительным упорам, закрепленным на внутренней стороне пЬлусферических оболочек.

2. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что разжимйой упор выполнен в виде снабженной хвостовиком с резьбовым отверстием усеченной многогранной пирамиды с конической полостью и сквозными разрезами вдоль ребер и болта с конической частью между головкой и резьбой.

3. Преобразователь по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что части дуги возбудителя выполнены составными в виде чередующихся пьезоактивных призм и плоских пассивных вставок.

4. Преобразователь по п. 1, о т л и.ч а ю ш и и с я тем, что части дуги возбудителя выполнены в виде биморфных пьезоэлектрическкх элементов.

5. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что биморфные пьезоэлектрические элементы выполнены в виде чередующихся пьезоактивных призм и плоских пассивных вставок.

6. Преобразователь по- п. 1, о т л 1 ч а ю ш и и с я тем, что упоры, расположенные, в полюсах сферы также прикреплены к внутреяней поверхности полусферических оболочек и выполнены разжимными

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 365861, кл. В 06 В 1/06, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 398289, «л. В 06 В 1/06, 1972 (прототип) .

Формула изобретения

1. Электроакустический преобразова- . тель, выполненный в виде сферы и со5 71662 тельной относительной толщине системы

"возбудитель плюс оболочка" противофазных колебаний середины и концов дуг не происходит, поскольку оболочка при той же толшине жестче изогнутой пластины, а именно жесткость всей системы и определяют характер колебаний возбудителя. Таким образом, использование оболочки позволяет избавиться и от противофазных колебаний отдельных точек самого возбудителя, что также приводит к уменьшению реактивной составляющей сопротивления излучения и, следовательно, к повышению мощности излучения.

Использование разжимного упора, 15 установленного в полюсах, создает возможность равномерного поджатия всех возбудителей к поверхности полусферической оболочки и к сплошным жестким упо-. рам, что улучшает акустический контакт

20 и сохраняет настройку всех дуг на одну частоту.

Использование составного активного элемента позволяет повысить чувстви25 тельность преобразователя за счет свойственной всем составным преобразователям возможности создании в материале преобразователя высоких электрических полей при малых напряжениях (благодаря

30 малой толщине отдельных элементов составного преобразователя (призм).

Использование биморфных элементов в свою очередь также способствует при определенных параметрах преобразовате- ля увеличению чувствительности за счет

35 увеличения амплитуды колебаний их при. одноМ и том же электрическом напряжении, при прочих равных условиях с возбудителями, рассмотренными выше. 1 аким образом, на низких частетах, соответствующих резонансным частотам изгибной моды колебаний дуг возбудителей, излучаемая описанным преобразователем мощность при заданном электрическом напряжении на входе будет выше, .чем у известных.