RU1840788C - Электроакустический цилиндрический преобразователь - Google Patents

Электроакустический цилиндрический преобразователь

Info

Publication number
RU1840788C
RU1840788C SU703154/09A SU703154A RU1840788C RU 1840788 C RU1840788 C RU 1840788C SU 703154/09 A SU703154/09 A SU 703154/09A SU 703154 A SU703154 A SU 703154A RU 1840788 C RU1840788 C RU 1840788C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ring
piezoelectric
order
oscillations
excited
Prior art date
Application number
SU703154/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Б.С. Аронов (RU)
Б.С. Аронов
О.А. Кудашева (RU)
О.А. Кудашева
В.И. Позерн (RU)
В.И. Позерн
Original Assignee
ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU)
ОАО "Концерн "Океанприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU), ОАО "Концерн "Океанприбор" filed Critical ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU)
Priority to SU703154/09A priority Critical patent/RU1840788C/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU1840788C publication Critical patent/RU1840788C/ru

Links

Images

Landscapes

  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области акустической измерительной техники пьезоэлектрического или магнитострикционного типа с кольцевыми элементами. Техническим результатом является обеспечение возможности работы на нескольких резонансных частотах и повышение излучаемой мощности, который достигается за счет того, что устройство выполнено в виде электродов или обмоток кольцевых элементов, разделенных на две или четыре равные части, и включенных через коммутатор или непосредственно таким образом, чтобы в кольцевых элементах возбуждались продольные колебания с заданным неравномерным распределением амплитуд по окружности. Для расширения полосы излучаемых или принимаемых частот при работе вблизи резонанса невозбуждаемая часть каждого кольца может быть выполнена из материала, не обладающего пьезоэлектрическим или магнитострикционным свойством. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Ниже дано краткое описание продольных колебаний по окружности кругового кольца, способов их возбуждения и принципа конструирования гидроакустических преобразователей, работающих на этих колебаниях.
Известно, что одним из классов собственных колебаний кругового кольца (фиг.1) являются такие колебания, при которых смещения происходят в плоскости, перпендикулярной оси кольца, и списываются системой уравнений (1).
Figure 00000001
Figure 00000002
где u - смещения по направлению касательной к средней окружности кольца,
ω - смещения в радиальном направлении.
В предположении, что u и ω - гармонические функции времени, система (1) допускает решение (2).
Figure 00000003
где n=0,1,………
При этом собственные частоты колебаний определяются соотношением (3).
Figure 00000004
Частным случаем колебаний списываемого типа, получающимся при n=0, являются радиальные колебания.
Figure 00000005
Следовательно
Figure 00000006
Очевидно, рассматриваемые колебания являются предельными колебаниями по окружности кольца. Поскольку с точки зрения использования кольца для излучения звука его поверхностью имеет значение радиальная составляющая колебаний, будем в дальнейшем для краткости называть описываемые колебания радиальными колебаниями nго порядка.
Широко используемые в настоящее время радиальные колебания кольца с равномерным распределением амплитуды по его окружности (ω=ωo) в нашей терминологии называются радиальными колебаниями нулевого порядка; колебания с распределением амплитуды по окружности кольца по закону ω=ωocosθ - радиальными колебаниями первого порядка и т.д.
На фиг.2 представлены последовательные формы радиальной составляющей колебаний кругового кольца, соответствующие радиальным колебаниям нулевого, первого и второго порядка.
Кольца, совершающие колебания описываемого типа, могут быть использованы в качестве элементов гидроакустических преобразователей.
В частности, кольца, совершающие радиальные колебания нулевого порядка, широко применяются при конструировании как отдельных преобразователей, так и гидроакустических систем.
В настоящей заявке предлагается наряду с радиальными колебаниями нулевого порядка использовать колебания более высоких порядков, что дает ряд преимуществ, о которых будет сказано ниже.
2. Возбуждение радиальных колебаний различных порядков.
Будем рассматривать способы возбуждения интересующих нас колебаний пьезоэлектрических и магнитострикционных колец. Все рассуждения проводим для режима излучения, однако в силу обратимости преобразователя, они остаются справедливыми и для режима приема. В качестве пьезоэлектрического материала рассматриваем керамику титаната бария, как нашедшую широкое применение в гидроакустической аппаратуре.
а). Пьезоэлектрическое кольцо.
На фиг.3 изображены два варианта конструктивного оформления пьезоэлектрического кольца (титанат бария) при использовании продольного и поперечного пьезоэффектов.
При радиальных колебаниях нулевого порядка все элементы средней окружности кольца испытывают одновременно либо растяжение, либо сжатие.
Для возбуждения этого вида колебаний включают согласно все призмы кольца (фиг.3а) или всю поверхность электрода (фиг.3б).
Очевидно, радиальные колебания нулевого порядка возникают так же, если включить любую часть призм или поверхности электрода, например половину его.
При радиальных колебаниях первого порядка (n=1) одна половина кольца испытывает растяжение, а другая - сжатие.
Для возбуждения этого вида колебаний следует поверхности электродов разделить на две равные части и включить навстречу (фиг.4) (аналогично в секционированном кольце).
Очевидно, радиальные колебания первого порядка возникнут так же, если включить только половину электрода.
При радиальных колебаниях второго порядка чередуются сжатые и растянутые четверти кольца. Для возбуждения этого вида колебаний следует поверхности электродов разделить на четыре равные части и включить эти части через одну согласно, а получившиеся группы - навстречу (фиг.5).
Радиальные колебания второго порядка возникнут так же, если включать только одну четверть кольца.
Аналогичным образом путем соответствующей комбинации частей электродов (групп призм) могут быть получены радиальные колебания более высоких порядков. Из сказанного следует, что одно и то же кольцо может быть использовано для работы на нескольких резонансных частотах, при этом имеются следующие возможности:
а) переход с одной резонансной частоты на другую осуществляется путем электрического переключения частей электродов.
Например, две половины электродов включены согласно - радиальные колебания нулевого порядка, две половины электродов включены встречно - радиальные колебания первого порядка,
б) преобразователь работает на нескольких резонансных частотах, возбуждаемых без коммутации электродов.
Например, включена только одна половина кольца. Возбуждаются радиальные колебания нулевого и первого порядков.
б). Магнитострикционное кольцо.
На фиг.6 представлены конструктивные варианты м/стрикц. колец, при которых могут быть возбуждены те же виды колебаний, что и в случае колец пьезоэлектрических.
На шунты из магнитомягкого материала нанесены обмотки подмагничивания. При указанной полярности постоянных магнитов на фиг.6а при согласном включении обмоток возбуждаются радиальные колебания нулевого порядка, при встречном - первого порядка. Если бы была положена только одна из обмоток I или II, оба вида колебаний возбуждались бы одновременно. На фиг.6б показана конструкция, в которой могут быть получены радиальные колебания второго порядка, если обмотки I, II, III, IV последовательно включить навстречу.
3. Некоторые особенности конструкций преобразователей.
При практическом использовании колец, работающих на продольных колебаниях по окружности, следует иметь в виду, что при формах колебаний, соответствующих n=1, 2, 3, кольцо имеет направленность в плоскости, перпендикулярной его оси. На фиг.7 (а и б) приведены характеристики направленности колец в указанной плоскости при
n=1 и n=2, соответственно.
Для ликвидации нежелательных лепестков следует экранировать часть поверхности преобразователя, как это показано на фиг.8 а, б.
При этом одновременно существенно возрастает эффективность описываемых преобразователей на низких частотах, где размеры колец малы по сравнению с длиной волны.
Следует отметить также, что в том случае, когда с целью одновременного получения двух или нескольких резонансных частот включается лишь половина (соотв. часть) кольца, вторая половина (оставшаяся часть) может быть выполнена из непьезоэлектрического (немагнитострикционного) материала. Таким образом можно добиться расширения полосы излучаемых частот при работе вблизи резонанса, если соответствующим образом выбрать материал указанной части кольца.
В остальном конструкции преобразователей такие же, как при использовании радиальных колебаний нулевого порядка.
4. Возможные применения.
Преобразователи описанного типа могут быть использованы для работы на одном из резонансов, например на радиальных колебаниях первого порядка.
При этом при работе на резонансе диаметр цилиндрического преобразователя в 1,4 больше, чем у цилиндрического преобразователя, работающего на радиальных колебаниях нулевого порядка на той же частоте. Поэтому представляется возможным излучить большую мощность (за счет увеличения поверхности) и обострить характеристику направленности одиночного преобразователя в горизонтальной плоскости.
Наибольшие преимущества дает применение предлагаемых преобразователей при конструировании двух- и многорезонансных преобразователей и систем.
При этом, как ясно из изложенного, возможность работать на двух (многих) резонансных частотах может достигаться путем электрической коммутации электродов (обмоток) преобразователя или без коммутации за счет нанесения электродов (обмотки) на соответствующую часть поверхности преобразователя.

Claims (2)

1. Электроакустический цилиндрический преобразователь пьезоэлектрического или магнитострикционного типа с кольцевыми элементами, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности работы на нескольких резонансных частотах и повышения излучаемой мощности, в нем электроды (или обмотки) кольцевых элементов разделены на две или четыре равные части и включены через коммутатор иди непосредственно так, чтобы в кольцах возбуждались продольные колебания с заданным неравномерным распределением амплитуд по окружности.
2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы излучаемых или принимаемых частот при работе вблизи резонанса, невозбуждаемая часть каждого кольца выполнена из материала, не обладающего пьезоэлектрическим (или магнитострикционным) свойством.
SU703154/09A 1959-07-20 1959-07-20 Электроакустический цилиндрический преобразователь RU1840788C (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU703154/09A RU1840788C (ru) 1959-07-20 1959-07-20 Электроакустический цилиндрический преобразователь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU703154/09A RU1840788C (ru) 1959-07-20 1959-07-20 Электроакустический цилиндрический преобразователь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1840788C true RU1840788C (ru) 2009-10-20

Family

ID=41263388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU703154/09A RU1840788C (ru) 1959-07-20 1959-07-20 Электроакустический цилиндрический преобразователь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1840788C (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2116522A (en) Compressional wave sender and receiver
US2005741A (en) Magneto-strictive sound generator
US3845333A (en) Alternate lead/ceramic stave free-flooded cylindrical transducer
KR101181188B1 (ko) 음향 재생 장치
US2014411A (en) Apparatus for electromagnetostrictive transmission and reception
US2063949A (en) Magnetostrictive vibrator
US2509913A (en) Electric power source
US2741754A (en) Disk transducer
US2953755A (en) Piezoelectric ceramic filters
US3284762A (en) Mechanical-to-electrical transducer
US3374367A (en) Electroacoustic transducers
RU1840788C (ru) Электроакустический цилиндрический преобразователь
US3225326A (en) Combination tubular baffle with electroacoustic transducer
US2380931A (en) Compressional wave transmitting and receiving apparatus
US2572313A (en) Magnetostriction device
US4023162A (en) Electronic buzzer
US2473354A (en) Device for transmitting and receiving compressional waves
US2014413A (en) Magnetostrictive receiver
US3205476A (en) Electroacoustic transducer
US3731267A (en) Electro-acoustic transducer
US2963681A (en) Dual magnetostrictive microphone
US2419196A (en) Electroacoustic transducer
US2601300A (en) Electroacoustic transducer
US3360770A (en) Vibration sensor
US1557048A (en) Vibration apparatus, particularly for receiving and producing sound waves