Ультразвуковое излучающее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик (1)956048 (61) Дополнительное к авт,. свид-ву(22) Заявлено 100480 (21) 2909538/18-10

)g ) М. Кл. с присоединением заявки ¹â€” В 06 В 1/06

Н 04 R 1 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий.(23) Приоритет г

Опубликовано 070982. Бюллетень № 33 (53) УДК 534 ° 232 (088. 8) Дата опубликования описания 07.09.-82

О.И. Бабиков, В.П Огнев, С.Г. Догадкин и Н.Б. Полевая

r (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (71) Заявитель (5 4 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗЛУЧАЮ ЕЕ УСТРОЙСТВО. Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к приборам для излучения ультразвуковых колебаний и может быть использовано в электротехнической, химичес-.кой промышленностях и судостроении для контроля с локацией через газовую среду уровня жидкости и сыпучих тел.

Известно устройство, содержащее ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, включающий трехслойный пакетный датчик с центральным стягивающим болтом и гайкойнакладкой, и систему крепления к емкости (1).

Однако такое устройство ввиду большой .разницы в акустических сопротивлениях излучающей накладки и воздуха не согласовано с рабочей средой и поэтому имеет большие потери излучаемой энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковое излучающее устройство, содержащее пакетный многослойный пьезопреобразователь,концентратор с мембраной и рупор, причем. между мембраной и излучающей поверхностью преобразователя устаиовлен перфорированный экран (2) .

Недостатком известного устройства является низкий КПД при работе в газовой среде вследствие того, что перфорированный экран ослабляет -передачу колебаний.

Целью изобретения является увеличение КПД устройства при рабо е в газовой среде.

Цель достигается эа счет того, что в ультразвуковом излучающем устройстве, содержащем пакетный многослойный пьезопреобраэователь, концентратор с мембраной и рупор, концентратор выполнен в виде кольцевой втулки с фланцем, жестко прикрепленной к боковой стенке излучающей накладки пьезопреобраэователя, рупор прикреплен к фланцу кольцевой втулки, а мембрана выполнена с центральным отверстием и жестко закреплена на фланце на расстоянии половины длины ультразвуковой волны в газовой среде от излучающей накладки пьезопреобразователя, причем диаметр центрального отверстия мембраны превышает ее толщину в 7-12 раз.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства.

956048

Устройство содержит пакетный преобразователь 1, состоящий из излучающей накладки, выполненной за одно целое с центральным стягивающим болтом, набора кольцевыМ пьезопластин 2 и отражающей гайки 3, обычно выполняемой из материала с большим акустическим сопротивлением, например вольфрамового сплава. На боковой стенке излучающей накладки 4 преобразователя жестко закреплен (например, на тугой или горячей посадке) концентратор 5 в виде кольцевой втуз(ки с фланцем, на котором жестко закреплены мембрана 6 с центральным отверстием, образующая подмембранный объем 7, и рупор 8; Расстояние от мембраны 6 до излучающей накладки 4 устанавливается равным /2. При наличии центрального . отверстия в .мембране его можно счи-. тать резонатором Гельмгольца (без горла), совершающим колебания на нечетных гармониках, поэтому оптимаЛьное его возбуждение будет при выполнении диаметра центрального отверстия мембраны в 7-12 раз большим ее толщины.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на пьезопластины 2 пакетного датчика радиоимпульса с частотой заполнения, соответствующей его.резонансной частоте, пьеэопластины работают на растяжение-. сжатие, преобразуя электрические колебания в акустические. С помощью жестко закрепленного на торце преобразователя концентратора 5 колебания усиливаются за счет трансформации поршневых, толщинных колебаний пакетного многослойного преобразователя в иэгибные колебания тонкой мембраны 6, имеющейся на торце концентратора 5, с дополнительным использованием резонансных свойств подмембранного объема 7 и сужения характеристики направленности, осуществляемого колеблющимся на торце концентратора рупором 8.

Последовательное согласование сопротивления излучения пакетного преобразователя 1 с мембраной кон/ центратора 5, затем с горлом

10 рупора 8 позволяет значительно увеличить КПД излучения (и приема), что дает улучшение передаточной функ ции приемно-излучающего тракта и обеспечивает высокую эффективность 5 работы таких преобразователей в воздушной среде.

Формула изобретения

Ультразвуковое излучающее устройство, содержащее пакетный многослойный пьезопреобраэователь, концентратор с мембраной и рупор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения КПД при работе в газовой среде, концентратор выполнен в виде

25 кольцевой втулки с фланцем, жестко прикрепленной к боковой стенке из— лучающей накладки пьеэопреобраэова— теля, рупор прикреплен к фланцу кольцевой втулки, а мембрана выполО иена с центральным отверстием и жестко закреплена на фланце на расстоянии половины длины ультразвуковой волны в газовой среде от излучающей накладки пьезопреобразователя, причем диаметр центрального отверстия мембраны превышает ее толщину в 7-12 раэ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

40 Ф 347093, кл. В 06 В 1/06, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 328948,кл. В 06 В 1/06 ° 1970 (прототип)..

ВНИИПИ Заказ 6888/9

Тираж 495 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4