RU2237982C1 - Электроакустический преобразователь - Google Patents
Электроакустический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237982C1 RU2237982C1 RU2003122295/28A RU2003122295A RU2237982C1 RU 2237982 C1 RU2237982 C1 RU 2237982C1 RU 2003122295/28 A RU2003122295/28 A RU 2003122295/28A RU 2003122295 A RU2003122295 A RU 2003122295A RU 2237982 C1 RU2237982 C1 RU 2237982C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- damper
- housing
- piezoelectric element
- guide rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерительным приборам, может быть использовано при измерении расхода и объема жидкостей, протекающих в напорных трубопроводах. Сущность изобретения: исполнение преобразователя в виде сборного модуля с возможностью замены его элементов при эксплуатации. Преобразователь выполнен в герметичном корпусе, имеющем форму стакана, конструкция содержит прижимное устройство с пружиной, обеспечивающей прижим пьезоэлемента ко дну корпуса. Технический результат: исполнение преобразователя в виде сборного модуля позволяет заменять рабочий элемент на работающем трубопроводе при сбросе давления в трубопроводе и без его вскрытия. Наличие прижимного устройства позволяет компенсировать изменение размеров конструкции, возникающее вследствие перепадов температур, и обеспечивает устойчивый акустический контакт пьезоэлемента с дном корпуса. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерительным приборам, выполняющим измерение расхода жидкости с помощью электроакустических преобразователей различных типов.
Известен электроакустический преобразователь (ЭАП), содержащий стрежневой пьезоэлемент и армирующую стяжку и имеющий форму стакана [1].
Недостатками данного преобразователя являются деформация конструкции при изменении рабочей температуры из-за отсутствия термокомпенсации преобразователя, приводящая к ненадежности акустического контакта; отсутствие возможности замены элементов преобразователя на работающем трубопроводе.
Известен ЭАП для ультразвукового контроля [2], содержащий корпус и размещенные в нем соосно и контактно друг к другу пьезоэлемент, демпфер и постоянный магнит, снабженный электромагнитом, закрепленным в корпусе неподвижно и соосно пьезоэлементу, и пружиной, размещенной между электромагнитом и демпфером и предназначенной для их соединения.
В данном случае демпфер оказывает термокомпенсирующее действие, однако также отсутствует возможность замены элементов преобразователя на работающем трубопроводе. При этом следует отметить сложность конструкции из-за необходимости использования электромагнита.
Известен электроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический корпус с плоским дном, в котором расположен пьезокерамический диск (пьезоэлемент), прикрепленный ко дну, дно корпуса служит одним из электрических контактов пьезокерамического диска, который прижимается ко дну пружиной. Противоположный конец пружины имеет электрический контакт с проводником, который является вторым электродом преобразователя. В нерабочем состоянии пружина прижимает проводник к фиксатору, который находится в контакте с корпусом так, что пьезокерамический диск оказывается закорочен, а в рабочем состоянии при подключении кабеля (стержня) проводник отжимается от фиксатора, при этом между кабелем и диском образуется электрическое соединение [3].
Недостатком данного ЭАП, являющегося прототипом заявляемого ЭАП, также являются отсутствие возможности замены элементов преобразователя на работающем трубопроводе.
Задачей заявляемого изобретения является создание универсального электроакустического преобразователя, элементы которого могут заменяться на работающем трубопроводе, стойкого к тепловым ударам, вибростойкого и обеспечивающего стабильный акустический контакт, а также пылевлагонепроницаемого, имеющего возможность работы с агрессивными средами.
Предлагаемый электроакустический преобразователь содержит корпус с плоским дном, пьезоэлемент, расположенный на дне корпуса, демпфер, прижимное устройство с пружиной, расположенной соосно с пьезоэлементом и обеспечивающей через демпфер прижимное усилие пьезоэлемента к дну корпуса, при этом первым электродом служит дно корпуса, а второй электрод введен через изолированную от корпуса крышку, пьезоэлемент, демпфер, прижимное устройство и крышка выполнены в виде единого съемного модуля с возможностью его полной или частичной замены в процессе эксплуатации, при этом упомянутый модуль содержит цилиндрическую втулку, верхняя кромка которой соединена с крышкой, а основание превосходит по внешнему диаметру внешний диаметр пружины и находится в непосредственном механическом контакте с пружиной, упомянутая втулка выполнена с осевым отверстием, через которое проходит полый внутри направляющий стрежень, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра пружины, причем пьезоэлемент через демпфер и пружину находится в постоянном механическом контакте с основанием втулки, направляющий стержень проходит внутри пружины и одним концом связан с втулкой с возможностью перемещения по ее оси, другим концом жестко соединен с демпфером, а второй электрод подведен к пьезоэлементу через осевое отверстие в крышке, внутреннюю полость направляющего стержня и демпфер.
Предлагается ЭАП, в котором контакт пьезоэлемента с дном корпуса осуществляется через контактную смазку.
Предлагается ЭАП, в котором контакт крышки с корпусом выполнен герметичным.
Предлагается вариант ЭАП, в котором связь направляющего стержня со втулкой осуществляется путем ограничения свободы перемещения стержня в направлении рабочего хода пружины гайкой, навинчиваемой на резьбу в верхней части направляющего стержня.
Предлагается вариант ЭАП, в котором демпфер выполнен в виде жесткой заливки основания направляющего стержня с обращенной к нему стороной пьезокерамического элемента.
Работа ЭАП поясняется с помощью Фиг.1-3. На фиг.1 представлен общий вид ЭАП; на фиг.2 - съемный модуль ЭАП, заменяемый в процессе эксплуатации; на фиг.3 - конструктивная схема совмещения ЭАП с участком трубопровода.
ЭАП на фиг.1 содержит корпус с плоским дном 1, пьезоэлемент 2, расположенный на дне корпуса, демпфер 3, прижимное устройство с пружиной 4, расположенной соосно с пьезоэлементом и обеспечивающей через демпфер прижимное усилие пьезоэлемента к дну корпуса, при этом первым электродом служит дно корпуса, вывод первого электрода осуществлен с помощью контакта 5 через изолированную от корпуса крышку 6; пьезоэлемент 2, демпфер 3, прижимное устройство и крышка 6 выполнены в виде единого съемного модуля (см. фиг.2) с возможностью его полной или частичной замены в процессе эксплуатации, при этом прижимное устройство кроме пружины содержит цилиндрическую втулку 7, верхняя кромка которой соединена с крышкой 6, а основание превосходит по внешнему диаметру внешний диаметр пружины 4 и находится в непосредственном механическом контакте с пружиной, упомянутая втулка 7 выполнена с осевым отверстием, через которое проходит полый внутри направляющий стержень 8, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра пружины, причем пьезоэлемент через демпфер и пружину находится в постоянном механическом контакте с основанием втулки, направляющий стержень проходит внутри пружины и одним концом связан с втулкой с возможностью перемещения по ее оси, другим концом жестко соединен с демпфером, второй электрод 9 подведен к пьезоэлементу 2 через осевое отверстие в крышке, внутреннюю плоскость направляющего стержня 8 и демпфер 3; в осевом отверстии крышки 6 размещен гермоввод 10, через который осуществлен вывод электродов 5 и 9. Для улучшения акустического контакта целесообразно контакт пьезоэлемента с дном корпуса осуществлять через контактную смазку 11.
В качестве одного из вариантов на фиг.1 представлен ЭАП, в котором связь направляющего стержня с втулкой 7 осуществляется путем ограничения свободы перемещения стержня в направлении рабочего хода пружины гайкой 12, навинчиваемой на резьбу в верхней части направляющего стержня 8. Герметичность ЭАП обеспечивается при помощи уплотнительной прокладки и гермоввода.
Наиболее технологично демпфер выполнять в виде жесткой заливки основания направляющего стержня с обращенной к нему стороной пьезокерамического диска. В качестве заливочного компаунда используется композиционный материал на основе эпоксидной смолы. На фиг.3 сборный модуль вмонтирован в патрубок 13 в трубопроводе 14.
Устройство работает следующим образом. При подаче импульса на выводы электродов 5 и 9, подведенные к пьезоэлементу 2, возникают механические колебания пьезоэлемента, звуковая волна через слои контактной смазки 11 и дно корпуса 1 проходит в контролируемую среду.
Прижимное устройство обеспечивает надежный и стабильный акустический и электрический контакт пьезоэлемента 2 с дном корпуса 1 в широком диапазоне и при больших перепадах температур, компенсируя термические изменения размеров деталей преобразователя, а также при воздействии вибрации.
При изменении температуры происходит изменение размеров деталей конструкции, что компенсируется сжатием (или растяжением) пружины 4.
Выполнение демпфера 3 в виде жесткой заливки обеспечивает надежность и технологичность конструкции. Герметичность корпуса увеличивает срок службы преобразователя.
Источники информации
1. Патент №2131173. Гидроакустический излучатель, МПК H 04 R 1/44.
2. А.с. №1206686 Преобразователь для ультразвукового контроля, МПК G 01 N 29/04.
3. Патент WO №9910110. Ультразвуковой преобразователь.
4. Патент №2044412. Гидроакустический преобразователь.
Claims (5)
1. Электроакустический преобразователь, содержащий корпус с плоским дном, пьезоэлемент, расположенный на дне корпуса, демпфер, прижимное устройство с пружиной, расположенной соосно с пьезоэлементом и обеспечивающей через демпфер прижимное усилие пьезоэлемента к дну корпуса, при этом первым электродом служит дно корпуса, а второй электрод введен через изолированную от корпуса крышку, отличающийся тем, что пьезоэлемент, демпфер, прижимное устройство и крышка выполнены в виде единого съемного модуля с возможностью его полной или частичной замены в процессе эксплуатации, при этом упомянутое прижимное устройство содержит цилиндрическую втулку, верхняя кромка которой соединена с крышкой, а основание превосходит по внешнему диаметру внешний диаметр пружины и находится в непосредственном механическом контакте с пружиной, упомянутая втулка выполнена с осевым отверстием, через которое проходит полый внутри направляющий стержень, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра пружины, причем пьезоэлемент через демпфер и пружину находится в постоянном механическом контакте с основанием втулки, направляющий стержень проходит внутри пружины и одним концом связан с втулкой с возможностью перемещения по ее оси, другим концом жестко соединен с демпфером, а второй электрод подведен к пьезоэлементу через осевое отверстие в крышке, внутреннюю полость направляющего стержня и демпфер.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контакт пьезоэлемента с дном корпуса осуществляется через контактную смазку.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контакт крышки с корпусом выполнен герметичным.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связь направляющего стержня со втулкой осуществляется путем ограничения свободы перемещения стержня в направлении рабочего хода пружины гайкой, навинчиваемой на резьбу в верхней части направляющего стержня.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что демпфер выполнен в виде жесткой заливки основания направляющего стержня с обращенной к нему стороной пьезокерамического диска.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003122295/28A RU2237982C1 (ru) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | Электроакустический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003122295/28A RU2237982C1 (ru) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | Электроакустический преобразователь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2237982C1 true RU2237982C1 (ru) | 2004-10-10 |
RU2003122295A RU2003122295A (ru) | 2005-01-10 |
Family
ID=33538200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003122295/28A RU2237982C1 (ru) | 2003-07-16 | 2003-07-16 | Электроакустический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237982C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3825015A1 (de) * | 2019-11-22 | 2021-05-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Ultraschalleinheit zur kopplung von ultraschallwellen in ein und/oder aus einem medium |
RU2776043C1 (ru) * | 2021-12-27 | 2022-07-12 | Максим Николаевич Карпов | Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь |
-
2003
- 2003-07-16 RU RU2003122295/28A patent/RU2237982C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3825015A1 (de) * | 2019-11-22 | 2021-05-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Ultraschalleinheit zur kopplung von ultraschallwellen in ein und/oder aus einem medium |
RU2776043C1 (ru) * | 2021-12-27 | 2022-07-12 | Максим Николаевич Карпов | Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003122295A (ru) | 2005-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10928529B2 (en) | Hermetically sealed hydrophones with a very low acceleration sensitivity | |
US3539980A (en) | Underwater electroacoustic transducer which resists intense pressure | |
HU207159B (en) | Level indicator for measuring loading level of the bunkers | |
US4162111A (en) | Piezoelectric ultrasonic transducer with damped housing | |
JP3528726B2 (ja) | 超音波振動子およびこれを用いた超音波式流体の流れ計測装置 | |
RU96105074A (ru) | Кассета для измерений акустических характеристик жидких проб при высоком давлении | |
US4945276A (en) | Transducer for arranging in a fluid, particularly for the measurement of the flow-velocity of a fluid in a pipe, by transmitting/receiving sonic pulses | |
RU2691285C1 (ru) | Преобразователь вихрей вихревого расходомера | |
JPWO2005029912A1 (ja) | 超音波振動子を用いた超音波流量計 | |
RU169297U1 (ru) | Накладной преобразователь электроакустический к ультразвуковым расходомерам | |
US4219889A (en) | Double mass-loaded high power piezo-electric underwater transducer | |
AU2022283659A1 (en) | Hermetically sealed hydrophones with very low acceleration sensitivity | |
RU2237982C1 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
EP2597432A1 (en) | Construction for mounting ultrasonic transducer and ultrasonic flow meter using same | |
CN114101019B (zh) | 一种应用于水表的超声波换能器 | |
CN112954578B (zh) | 一种振动平衡型低噪声深海水听器及其制造方法 | |
RU2273967C1 (ru) | Электроакустический преобразователь для работы в газовой среде | |
CN207505136U (zh) | 一种受话器 | |
KR20210002695A (ko) | 초음파 트랜스듀서 | |
JP2012007975A (ja) | 超音波振動子の取り付け構造とそれを使用した超音波流量計測装置 | |
RU2739150C1 (ru) | Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь | |
CN219038090U (zh) | 超声波换能器及气体超声波流量计 | |
CN217687662U (zh) | 一种适于半导体压力传感器的密封结构 | |
RU2776043C1 (ru) | Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь | |
RU2183831C2 (ru) | Ультразвуковой преобразователь |