RU183658U1

RU183658U1 - HYDROACOUSTIC BENDING CONVERTER

Info

Publication number: RU183658U1
Application number: RU2018111344U
Authority: RU
Inventors: Анастасия Георгиевна Антонова; Андрей Александрович Горелов
Original assignee: Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-09-28

Abstract

Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована при конструировании гидроакустических антенн. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности электрического монтажа, снижение электромагнитной помехи, воздействующей на преобразователь, и возможность упрощения конструкции гидроакустической антенны, выполненной с использованием гидроакустических изгибных преобразователей, за счет исключения дополнительных элементов электромагнитного экранирования. Для обеспечения указанного технического результата в гидроакустическом изгибном преобразователе, содержащем два пьезокерамических диска с электродами на наружных поверхностях, каждый из которых жестко связан с соответствующим диском из пассивного материала, и кольцеобразную опору, скрепленную с боковыми поверхностями дисков из пассивного материала, механический контакт пьезокерамических дисков с дисками из пассивного материала и электрический контакт между электродами обращенных друг к другу пьезокерамических дисков осуществляется внутренней печатной платой, имеющей не менее двух слоев. Один слой внутренней печатной платы, обращенный к дискам из пассивного материала, является электромагнитным экраном, а второй слой, имеющий электрический контакт с пьезокерамическим диском - токоведущим. При этом внутренняя печатная плата имеет форму двух дисков, равных по площади пьезокерамическим дискам, соединенных перемычкой. Наружные поверхности пьезокерамических дисков скреплены с наружными круглыми двухслойными печатными платами, равными им по площади, при этом их электропроводящие слои контактируют с наружными электродами пьезокерамических дисков, а электроизолирующие слои являются электромагнитными экранами. Механический контакт внутренних и внешних двухслойных печатных плат и пьезокерамических дисков осуществляется по всей площади пьезокерамических дисков, а электрический контакт может быть выполнен локально или полностью по всей площади поверхности пьезокерамических дисков. 1 ил.

The utility model relates to sonar technology and can be used in the design of sonar antennas. The technical result of the utility model is to increase the reliability of electrical installation, reduce electromagnetic interference affecting the transducer, and to simplify the design of a hydroacoustic antenna made using hydroacoustic bending transducers by eliminating additional elements of electromagnetic shielding. To ensure the specified technical result in a hydroacoustic bending transducer containing two piezoceramic disks with electrodes on the outer surfaces, each of which is rigidly connected to the corresponding disk of passive material, and an annular support fastened to the side surfaces of the disks of passive material, mechanical contact of the piezoceramic disks with disks made of passive material and electrical contact between the electrodes of piezoelectric disks facing each other tsya internal printed circuit board having at least two layers. One layer of the internal circuit board facing the passive material disks is an electromagnetic screen, and the second layer, which is in electrical contact with the piezoceramic disk, is a current-carrying one. In this case, the internal circuit board has the form of two disks, equal in area to the piezoceramic disks connected by a jumper. The outer surfaces of the piezoceramic discs are bonded to the outer round two-layer printed circuit boards of equal area, while their electrically conductive layers are in contact with the outer electrodes of the piezoceramic discs, and the electrically insulating layers are electromagnetic screens. The mechanical contact of the internal and external two-layer printed circuit boards and piezoceramic disks is carried out over the entire area of the piezoceramic disks, and the electrical contact can be made locally or completely over the entire surface area of the piezoceramic disks. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована при конструировании гидроакустических антенн.The utility model relates to sonar technology and can be used in the design of sonar antennas.

Известны круглые пластинчатые изгибные преобразователи, используемые в гидроакустике (Аронов Б.С.Электромеханические преобразователи из пьезоэлектрической керамики. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 272 с.; Подводные электроакустические преобразователи: Справочник / Под ред. В.В. Богородского. - Л.: Судостроение, 1983. - 248 с.).Known round plate bending transducers used in hydroacoustics (Aronov B.S. Electromechanical transducers made of piezoelectric ceramics. - L .: Energoatomizdat. Leningrad Department, 1990. - 272 p .; Underwater electroacoustic transducers: Reference / Ed. B .V. Bogorodsky. - L .: Shipbuilding, 1983. - 248 p.).

Наиболее близким по количеству общих признаков к предлагаемому является Электроакустический изгибный преобразователь, описанный в патенте РФ №1748291, публ. 03.05.1990 г.The closest in number of common features to the proposed is the electro-acoustic bending transducer described in RF patent No. 1748291, publ. 05/03/1990 g.

Электроакустический изгибный преобразователь - прототип содержит две пьезокерамические пластины, каждая из которых жестко связана с соответствующим металлическим диском, и кольцеобразную опору, закрепленную между металлическими дисками. Каждый металлический диск выполнен по толщине в виде двух частей разных диаметров, кольцеобразная опора в сечении имеет прямоугольную форму и закреплена на боковых поверхностях частей металлических дисков меньшего диаметра тугой посадкой. При этом реализуются условия закрепления пластин преобразователя, близкие к условиям шарнирного опирания.Electro-acoustic bending transducer - the prototype contains two piezoceramic plates, each of which is rigidly connected to the corresponding metal disk, and an annular support fixed between the metal disks. Each metal disk is made in thickness in the form of two parts of different diameters, the annular support in cross section has a rectangular shape and is fixed on the side surfaces of parts of metal disks of smaller diameter by a tight fit. In this case, the fixing conditions of the transducer plates are realized, which are close to the conditions of articulated support.

Недостатком этого изгибного пьезокерамического преобразователя является низкая надежность электрического монтажа. Электрический монтаж, как правило, выполняется припайкой провода в двух точках с последующей фиксацией клеем. При локальном нагреве во время пайки возможно частичное разрушение электрода пьезокерамической пластины, выполненного из серебра. Помимо этого, в составе преобразователя отсутствует электромагнитный экран, вследствие чего преобразователь будет подвержен действию электромагнитной помехи.The disadvantage of this bending piezoceramic transducer is the low reliability of the electrical installation. Electrical installation, as a rule, is carried out by soldering the wire at two points, followed by fixing with glue. With local heating during soldering, partial destruction of the electrode of a piezoceramic plate made of silver is possible. In addition, the transducer lacks an electromagnetic shield, as a result of which the transducer will be subject to electromagnetic interference.

Задачей полезной модели является повышение надежности электрического монтажа гидроакустического изгибного преобразователя и обеспечение его защиты от электромагнитной помехи.The objective of the utility model is to increase the reliability of the electrical installation of the hydroacoustic bending transducer and to ensure its protection against electromagnetic interference.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности электрического монтажа, снижение электромагнитной помехи, воздействующей на преобразователь, и возможность упрощения конструкции гидроакустической антенны, выполненной с использованием гидроакустических изгибных преобразователей, за счет исключения дополнительных элементов электромагнитного экранирования.The technical result of the utility model is to increase the reliability of electrical installation, reduce electromagnetic interference affecting the transducer, and to simplify the design of a hydroacoustic antenna made using hydroacoustic bending transducers by eliminating additional elements of electromagnetic shielding.

Для обеспечения указанного технического результата в гидроакустический изгибный преобразователь, содержащий два пьезокерамических диска с электродами на наружных поверхностях, каждый из которых жестко связан с соответствующим диском из пассивного материала, и кольцеобразную опору, скрепленную с боковыми поверхностями дисков из пассивного материала, введены новые признаки, а именно: механический контакт пьезокерамических дисков с дисками из пассивного материала и электрический контакт между электродами обращенных друг к другу пьезокерамических дисков осуществляется внутренней печатной платой, имеющей не менее двух слоев. Один слой внутренней печатной платы, обращенный к дискам из пассивного материала, является электромагнитным экраном, а второй слой, имеющий электрический контакт с пьезокерамическим диском - токоведущим. При этом внутренняя печатная плата имеет форму двух дисков, равных по площади пьезокерамическим дискам, соединенных перемычкой. Наружные поверхности пьезокерамических дисков скреплены с наружными круглыми двухслойными печатными платами, равными им по площади, при этом их электропроводящие слои контактируют с наружными электродами пьезокерамических дисков, а электроизолирующие слои являются электромагнитными экранами. Механический контакт внутренних и внешних двухслойных печатных плат и пьезокерамических дисков осуществляется по всей площади пьезокерамических дисков, а электрический контакт может быть выполнен локально или полностью по всей площади поверхности пьезокерамических дисков.To ensure the indicated technical result, new features are introduced into the hydroacoustic bending transducer containing two piezoceramic disks with electrodes on the external surfaces, each of which is rigidly connected to the corresponding disk of passive material, and an annular support fastened to the side surfaces of the disks of passive material, and namely: the mechanical contact of the piezoceramic disks with the disks of a passive material and the electrical contact between the electrodes of the piezo facing each other ceramic disks are carried out by an internal printed circuit board having at least two layers. One layer of the internal circuit board facing the passive material disks is an electromagnetic screen, and the second layer, which is in electrical contact with the piezoceramic disk, is a current-carrying one. In this case, the internal circuit board has the form of two disks, equal in area to the piezoceramic disks connected by a jumper. The outer surfaces of the piezoceramic discs are bonded to the outer round two-layer printed circuit boards of equal area, while their electrically conductive layers are in contact with the outer electrodes of the piezoceramic discs, and the electrically insulating layers are electromagnetic screens. The mechanical contact of the internal and external two-layer printed circuit boards and piezoceramic disks is carried out over the entire area of the piezoceramic disks, and the electrical contact can be made locally or completely over the entire surface area of the piezoceramic disks.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, на которой схематически показан предложенный гидроакустический преобразователь.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1, which schematically shows the proposed sonar transducer.

Представленный на фиг. 1 гидроакустический изгибный преобразователь имеет симметричную относительно корпуса структуру. Внутренняя печатная плата 3, имеющая экранирующий слой 4 и токоведущий слой 5, жестко связана с дисками из пассивного материала 1. Диски из пассивного материала вместе с кольцеобразной опорой 2 образуют корпус. Токоведущий слой 5 внутренней печатной платы жестко связан с пьезокерамическими пластинами 6 при помощи контактных площадок на токоведущем слое и обеспечивает электрический контакт пьезокерамических дисков друг с другом с помощью перемычки 12. Наружные поверхности пьезокерамических дисков скреплены с наружными печатными платами 7, имеющими электропроводящий слой 8 и экранирующий слой 9. Электропроводящий слой 8 контактирует с внешним электродом пьезокерамической пластины, экранирующий слой 9 расположен с наружной стороны и обеспечивает электромагнитное экранирование преобразователя. На наружных печатных платах 7 расположены контактные площадки 11 - для дальнейшего монтажа преобразователя в составе антенной решетки, и контактные площадки 10 - для монтажа экранирующих слоев к общему экрану изделия. Имеется возможность электрического соединения экранирующего слоя внутренней печатной платы 3 с экранирующими слоями наружных печатных плат 7. Все поверхности печатных плат, контактирующие с пьезокерамическими дисками, имеют форму, равную по площади пьезокерамическим дискам. Контактные площадки могут повторять форму пьезокерамического диска либо быть меньшими по размеру для уменьшения паразитной емкости между элементами преобразователя. Электрическое соединение печатных плат и пьезокерамических пластин осуществляется за счет применения при сборке гидроакустического преобразователя токопроводящего клея или другим способом.Presented in FIG. 1 hydroacoustic bending transducer has a structure symmetrical with respect to the housing. The internal printed circuit board 3, having a shielding layer 4 and a current-conducting layer 5, is rigidly connected with disks of passive material 1. Disks of passive material together with an annular support 2 form a housing. The current-carrying layer 5 of the internal circuit board is rigidly connected to the piezoceramic plates 6 by means of contact pads on the current-carrying layer and provides electrical contact of the piezoceramic disks with each other using a jumper 12. The outer surfaces of the piezoceramic disks are bonded to the external printed circuit boards 7 having an electrically conductive layer 8 and a shielding layer 9. The electrically conductive layer 8 is in contact with the external electrode of the piezoceramic plate, the shielding layer 9 is located on the outside and provides t electromagnetic shielding of the converter. On the external printed circuit boards 7 there are contact pads 11 for further mounting of the converter as part of the antenna array, and contact pads 10 for mounting shielding layers to the general screen of the product. It is possible to electrically connect the shielding layer of the inner printed circuit board 3 with the shielding layers of the outer printed circuit boards 7. All surfaces of the printed circuit boards in contact with the piezoceramic disks have a shape equal in area to the piezoceramic disks. The contact pads can repeat the shape of the piezoceramic disk or be smaller in size to reduce stray capacitance between the elements of the transducer. The electrical connection of the printed circuit boards and piezoceramic plates is carried out through the use of conductive adhesive during assembly of the sonar transducer or in another way.

Предложенный гидроакустический преобразователь работает следующим образом. Гидроакустические сигналы воздействуют на наружную поверхность преобразователя, вызывают деформации дисков корпуса 1, в результате чего пьезокерамические пластины 4 деформируются и на электродах появляется электрическое напряжение. Напряжение передается на наружные печатные платы и далее в аппаратуру обработки.The proposed sonar transducer operates as follows. Hydroacoustic signals act on the outer surface of the transducer, cause deformation of the disks of the housing 1, as a result of which the piezoceramic plates 4 are deformed and an electric voltage appears on the electrodes. The voltage is transmitted to the external printed circuit boards and further to the processing equipment.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает достижение заявленного результата. Наличие наружных печатных плат, расположенных со стороны внешних электродов по всей площади пьезокерамических пластин, увеличивает надежность электромеханического соединения с токоведущими линиями антенного устройства. Наличие эффективного электромагнитного экрана в составе преобразователя обеспечивает электромагнитную защиту заявленного преобразователя и исключает необходимость включения в конструкцию антенны дополнительных экранирующих элементов.Thus, the proposed device ensures the achievement of the claimed result. The presence of external printed circuit boards located on the side of the external electrodes over the entire area of the piezoceramic plates increases the reliability of the electromechanical connection with the current-carrying lines of the antenna device. The presence of an effective electromagnetic shield as part of the converter provides electromagnetic protection of the claimed converter and eliminates the need to include additional shielding elements in the antenna structure.

Claims

A hydro-acoustic bending transducer containing two piezoceramic disks with electrodes on the outer surfaces, each of which is rigidly connected to a corresponding disk of passive material, and an annular support fastened to the side surfaces of the disks of passive material, characterized in that the mechanical contact of the piezoceramic disks with disks of passive material and electrical contact between the electrodes of the piezoceramic discs facing each other is carried out by an internal printed circuit board, having at least two layers, one layer of which is facing the disks of a passive material, is an electromagnetic screen, and the second layer is in electrical contact with the piezoceramic disk - current-carrying, while the internal circuit board has the form of two disks, equal in area to the piezoceramic disks, connected by a jumper, and the outer surfaces of the piezoceramic discs are bonded to the outer round two-layer printed circuit boards, equal in area to them, while their electrically conductive layers are in contact with the outer ele the electrodes of piezoceramic disks, and the insulating layers are electromagnetic screens, moreover, the mechanical contact of the internal and external two-layer printed circuit boards and piezoceramic disks is carried out over the entire area of the piezoceramic disks, and the electrical contact can be made locally or completely over the entire surface area of the piezoceramic disks.