NO171700B - Elektroakustisk omvandler uten retningskarakteristikk - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektroakustisk omvandler oppbygd av et flertall enkeltomvandlere i henhold til den innledende del av patentkrav 1. Fra tysk utlegningsskrift 36 20 085 er kjent en elektroakustisk omvandler som tjener som rundstråler eller rundmottaker, hvor en piezokeramisk rørsvinger på sin utside er forsynt med segmentlignende tilsetningsmasser for å forme sende- eller mottakskarakteristikken mer bredbåndet. I røraksens retning kan det være anordnet flere slike ringformede omvandlere ved siden av hverandre og støpt sammen, hvorved det oppnås en sterkere lydkonsentrasjon i radialplanet.

Videre viser US-PS 4,604,542 en bredbåndet radialsvinger, likeledes med et piezokeramisk rør som aktiv svinger, på hvilket utvendig, med mellomlag av et ettergivende mellomsjikt, er påsatt metalliske segmenter som resonansmasser. Mellomlaget gjør det mulig for omvandleren å svinge på to forskjellige resonans-frekvenser, for det første på den frekvens som blir innstilt ved manglende ettergivende mellomsjikt, og for det andre på den frekvens som blir innstilt når resonatoren er befestiget på en stiv bærer. De enkelte resonatorer eller resonansmasser kan isåfall bestå av forskjellig materiale eller ha forskjellige dimensjoner.

Formålet med oppvinnelsen er å tilveiebringe en elektroakustisk rundstråler, henholdsvis -mottaker for undervanns-innsettelse, som kan motta eller utsende et bredest mulig frekvensbånd for lydbølger, som har en best mulig rundkarakteristikk ikke bare i ett plan, men i rom, og samtidig oppviser god elektroakustisk virkningsgrad ved kompakt oppbygning.

Denne oppgave blir løst ved den oppfinnelse som er karakterisert i patentkrav 1. Ved anordning av flere ringer av elektro-akustiske enkeltomvandlere som alltid innen en ring er avstemt til samme resonansfrekvens, men som derimot fra ring til ring har forskjellige egenfrekvenser, får man en rundstråler, henholdsvis -mottaker, hvor de omvandlere som er avstemt til de enkelte frekvensområder, ikke skygger for hverandre. I ringenes plan opptrer åpenbart ingen slik skygging. Men også loddrett på ringplanet avhenger karakteristikken bare av sirkeldiameteren på omvandleranordningen og av hver enkeltomvandlers karakteri-stikk. Derved er på kjent måte omvandlerdimensjonen i ringaksens retning valgt lik eller mindre enn halve bølgelengden, hvorved det fremkommer en tilfredsstillende rundkarakteristikk. Ved å stable flere omvandlerringer med samme tverrsnitt, men forskjellig arbeidsfrekvens over hverandre, får man på grunn av at alle ringelementene er i fase, en totalomvandler som i ringaksens retning, dvs. i stableretningen, har en tilstrekkelig følsomhet, henholdsvis strålingseffekt, slik at det oppstår en tilnærmet kulekarakteristikk, selv om totalomvandleren har rørformet utformning. For eksempel kan omvandleren innsettes i et sylinderformet flytelegeme for beskrivelse av sonarmål eller for andre ønskede formål. Oppbyggingen av omvandlerringene fra flere enkeltomvandlere hvis oppbygging bestemmes av den aktuelle resonansfrekvens, gjør det mulig ved et ulikt stort antall enkeltomvandlere å fremstille totalomvandlere med forskjellig diameter, uten at resonansfrekvensen blir forut-bestemt ved valg av diameter. Andre fordelaktige utførelsesformer fremgår av underkravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med de utførelseseksempler som er vist på tegningen, hvor

Fig. 1 viser totalomvandleren i perspektivriss,

Fig. 2 viser et snitt parallelt med planet til en omvandlerring gjennom en første utførelses-form, og Fig. 3 viser et tilsvarende snitt gjennom en andre utførelsesform av en omvandlerring.

På Fig. 1 er det i akseretningen på et felles bærerør 1 anordnet flere, f.eks. tre ringformede omvandleranordninger RI, R2, R3, og hver av disse er påmontert et flertall omvandlere som innbyrdes har samme egenfrekvens og blir stimulert likefaset med denne egenfrekvens. Den enkelte omvandlers dimensjoner er i hver ring valgt slik at dens høyde Hl, H2, henholdsvis H3, sett i retning av omvandleraksen 2, er lik eller mindre enn halve bølgelengden av de lydbølger som skal utsendes, dvs.

H £ X/2. X er da bølgelengden ved den aktuelle båndmiddelfrekvens for det delfrekvensbånd som er forbundet med denne ringomvandler. På Fig. 1 er tre slike ringomvandlere RI til R3 stablet over hverandre, men ved behov kan også et annet antall

ringomvandlere være anordnet. I område 3 over og område 4

under ringomvandler RI til R3 kan innen et felles omvandlerhus 5 plasseres andre apparatdeler, uten at omvandleranordningens rundstrålekarakteristikk blir skadet. De enkelte omvandlerringer RI til R3 består av et flertall enkeltomvandlere,

hvorved antall omvandlere i første rekke retter seg etter middelfrekvensen for det delfrekvensbånd som skal utstråles som, som nevnt ovenfor, er bestemmende for enkeltomvandlerens dimensjon. De enkelte omvandlerringer kan, adskilt eller sammen, beskyttes mot inntrengning av fuktighet ved påstøpning med kunststoff eller påvulkanisering av et gummisjikt eller lignende. Likeledes kan en felles oljepåfylling og en felles omhylling av kunststoff eller gummi, være anordnet.

Fig. 2 viser i snitt en første utførelsesform av en omvandlerring R. Enkeltomvandlerne er her festet på et felles bærerør 1. Hver enkeltomvandler består av en stabel 6 av piezokeramiske svingere, en metallisk resonansmasse 7 og en motmasse 8 som ved hjelp av mellomlag av et utkoplende dempningssjikt, eksempelvis av kunststoff, er festet ved bærerøret 1. Bærerørets innerrom 10 kan benyttes som kabelkanal. Et

flertall slike "lydsopper", som alltid består av en svingestabel 6, en resonansmasse 7 og en motmasse 8, er jevnt fordelt anordnet over ringomvandlerens omfang og dekker nesten hele ringens samlede overflate.

Ved utførelsesformen ifølge Fig. 3 er lydsoppene, som her alltid består av en svingerstabel 6 og en resonansmasse 7, festet til en felles motmasse 18 som på sin side sitter på et bærerør eller danner dette bærerør. For gjensidig dekopling av de enkelte lydsopper er det anordnet radielle slisser 19 på begge sider av hver lydsopp i den felles ringformede eller sylindriske motmasse. Derved unngår man opptreden av ringresonanser. Alle enkeltomvandlere i en omvandlerring blir påvirket likefaset.

Claims (7)

1. Elektroakustisk omvandler bestående av flere ringer anordnet over hverandre, hver med et flertall radielt rettede enkeltomvandlere, karakterisert ved at enkeltomvandlernes egenfrekvens er forskjellig fra ring (RI) til ring (R2) .

2. Omvandler ifølge krav 1, karakterisert ved at egenfrekvensenes avstand er valgt slik at det fremkommer en bredbåndet felles-utstrålingskarakteristikk.

3. Omvandler ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at enkeltomvandlerens høyde (H) sett i ringens (R1-R3) akseretning er valgt slik at H £ X/2.

4. Omvandler ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at lydsopper som hver består av en piezoelektrisk svingerstabel (6), en ytre resonansmasse (7) og en motmasse (8), er radielt festet på et felles bærerør.

5. Omvandler ifølge krav 4, karakterisert ved at det mellom motmassen (8) og bærerøret (l) er anordnet et dempningssjikt (9).

6. Omvandler ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at lydsopper som hver består av en piezoelektrisk svingerstabel (6) og en resonansmasse (7) , er radielt festet på en felles hulsylindrisk motmasse (18).

7. Omvandler ifølge krav 6, karakterisert ved at del-motmasser som kan tilordnes de enkelte lydsopper (6, 7), er koplet fra hverandre ved radielle slisser (19).