RU2768297C1 - Составной электроакустический преобразователь - Google Patents
Составной электроакустический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768297C1 RU2768297C1 RU2021119878A RU2021119878A RU2768297C1 RU 2768297 C1 RU2768297 C1 RU 2768297C1 RU 2021119878 A RU2021119878 A RU 2021119878A RU 2021119878 A RU2021119878 A RU 2021119878A RU 2768297 C1 RU2768297 C1 RU 2768297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoceramic
- tststbs
- epoxy adhesive
- elements
- filler
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
- C04B35/491—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения и касается конструкций составных электроакустических преобразователей, содержащих пьезокерамические активные элементы. Составной электроакустический преобразователь включает в себя блок активных пьезокерамических элементов, изготовленных из пьезокерамического материала ЦТСтБС-2, соединенных между собой своими торцевыми поверхностями с помощью слоя отвержденного эпоксидного клея, содержащего неорганический дисперсный наполнитель. Наполнитель включает пьезокерамический материал системы цирконата-титаната свинца. Причем наполнитель эпоксидного клея включает также пьезокерамический материал ЦТСтБС-2. Достигается повышение эффективности работы преобразователя, обусловленное улучшением его электрофизических характеристик. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к конструкциям составных электроакустических преобразователей, содержащих пьезокерамические активные элементы.
В электроакустике, в том числе в гидроакустике, широкое применение находят составные электроакустические преобразователи, представляющие собой конструкции, основным компонентом которых является блок соединенных между собой активных пьезокерамических элементов (далее пьезоэлементы), изготовленных из керамики на основе цирконата-титаната свинца [см., например, RU2554591, RU2552591].
Указанные пьезоэлементы соединены друг с другом своими торцевыми поверхностями с помощью слоя отверждаемого в процессе полимеризации эпоксидного клея. В частности, в приведенных выше технических решениях использован эпоксидный клей марки ДМ-5-65.
Известен составной электроакустический преобразователь [ж. Морские интеллектуальные технологии. №4-1, (46), 2019, с. 178-181], выбранный в качестве ближайшего аналога.
Данный преобразователь содержит блок кольцевых пьезокерамических активных элементов, изготовленных из пьезокерамического материала системы цирконата-титаната свинца, а именно из материала ЦТСтБС-2.
Пьезоэлементы соединены друг с другом своими торцевыми поверхностями с помощью слоя отвержденного эпоксидного клея, содержащего в качестве одного из неорганических дисперсных наполнителей также относящийся к системе цирконата-титаната свинца пьезокерамический материал ЦТБС-3.
В рассматриваемом преобразователе за счет близости химической природы материала пьезоэлементов и материала, используемого в составе эпоксидного клея неорганического дисперсного наполнителя, удалось достигнуть высокой стабильности электрофизических характеристик, о чем свидетельствует малый разброс значений электрофизических характеристик преобразователей в пределах одной изготавливаемой партии.
Проблемой, решаемой при реализации заявляемого изобретения, является повышение эффективности работы электроакустического преобразователя за счет улучшения его электрофизических характеристик.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, в составном электроакустическом преобразователе, включающем блок активных пьезокерамических элементов, изготовленных из пьезокерамического материала ЦТСтБС-2, соединенных между собой своими торцевыми поверхностями с помощью слоя отвержденного эпоксидного клея, содержащего неорганический дисперсный наполнитель, включающий пьезокерамический материал системы цирконата-титаната свинца, согласно изобретению пьезокерамические элементы соединены с помощью слоя отвержденного эпоксидного клея, содержащего неорганический дисперсный наполнитель, включающий пьезокерамический материал ЦТСтБС-2.
Материал ЦТСтБС-2, используемый для изготовления пьезоэлементов, обладает совокупностью свойств, обеспечивающих его успешное применение в электроакустике.
За счет использования в заявляемом преобразователе слоя отвержденного эпоксидного клея обеспечивается неразъемное прочное соединение активных пьезокерамических элементов друг с другом.
Принципиально важным в заявляемом изобретении является то, что пьезокерамический материал, входящий в состав наполнителя эпоксидного клея, имеет ту же химическую природу и тот же химический состав, что и пьезокерамический материал, из которого изготовлены пьезоэлементы, при этом и в том, и в другом случае использован материал ЦТСтБС-2.
Как показали экспериментальные исследования, за счет наличия в заявляемом преобразователе слоя вышеописанного эпоксидного клея достигается улучшение ряда его важных электрофизических характеристик.
Так, в ходе проведенных авторами сравнительных испытаний заявляемого преобразователя и преобразователя аналогичной конструкции с пьезоэлементами, также изготовленными из материала ЦТСтБС-2, но в котором использован эпоксидный клей с наполнителем ЦТБС-3 (ближайший аналог), при работе их в режиме излучения акустических колебаний в воздухе, были получены следующие результаты.
В частности, усредненное значение тангенса угла диэлектрических потерь (tgα) у заявляемого преобразователя составило величину 0,003, в то время как у ближайшего аналога этот показатель составил величину 0,006;
усредненное значение резонансного промежутка (Δf=Fap-Fp) у заявляемого преобразователя составило величину 3,00, в то время как у ближайшего аналога этот показатель составил величину 2,42;
усредненное значение отношения напряжения на резонансе Up к напряжению на антирезонансе Uap (Up/Uap) у заявляемого преобразователя составило величину 806, в то время как у ближайшего аналога этот показатель составил величину 389.
То есть, в заявляемом преобразователе достигнуто улучшение ряда его важных электрофизических параметров.
Таким образом, техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности работы заявляемого преобразователя, обусловленное улучшением его электрофизических характеристик.
На чертеже представлен общий вид составного электроакустического преобразователя.
Преобразователь содержит блок активных пьезокерамических элементов 1 (позицией на чертеже обозначен один элемент), имеющих, в частности, форму плоской кольцевой шайбы.
Пьезокерамические элементы 1 изготовлены из выпускаемого промышленностью материала ЦТСтБС-2, представляющего собой твердый раствор системы цирконата-титаната свинца состава 0.98[(Pb0,86Sr0,07Ba0,07)(Zr0,535Ti0,465)]O3+0,02[ZnBiMn1/4]O3+0,65 мол % La2O3.
Каждый пьезоэлемент 1 снабжен расположенным на его торцевой поверхности электродом (на чертеже не показан), в частности, электродом из серебра. К каждому из электродов подведен электрический провод 2 (позицией на чертеже обозначен один провод). Указанные провода 2 соединены в электрическую цепь с возможностью подключения к источнику электрических сигналов.
Пьезоэлементы 1 соединены с помощью слоя 3 отвержденного в ходе полимеризации эпоксидного клея (позицией на чертеже обозначен один слой). Указанный эпоксидный клей, содержит неорганический дисперсный наполнитель, включающий пьезокерамический материал ЦТСтБС-2.
Состав эпоксидного клея содержит (в массовых долях) связующее, в частности, эпоксидную смолу ЭД-20 (100), отвердитель, в частности, малеиновый ангидрид (50), дисперсные неорганические наполнители: ЦТСтБС-2 (100), оксид алюминия (50), оксид цинка (10), а также катализатор отверждения, в частности, триэтаноламин (0,6).
Электроакустический преобразователь содержит также расположенные на противоположных торцах блока пьезоэлементов 1 тыльную и излучающую металлические накладки 4 и 5.
Электроакустический преобразователь содержит пассивные согласующие электроизолирующие керамические кольцевые элементы 6 (позицией на чертеже обозначен один кольцевой элемент), установленные на противоположных торцевых сторонах блока пьезоэлементов 1.
Между кольцевым элементом 6 и излучающей накладкой 5 установлено стальное кольцо 7, препятствующее возникновению сколов пьезоэлементов при армировании преобразователя.
Кольцевые элементы 6 с торцами блока пьезоэлементов 1, накладка 4 с соответствующим кольцевым элементом 6, накладка 5 с кольцом 7, кольцо 7 с соответствующим кольцевым элементом 6 соединены с помощью слоя эпоксидного клея, в частности, с помощью эпоксидного клея, используемого в слоях 3.
Накладки 4 и 5 и расположенные между ними пьезоэлементы 1, а также элементы 6 и 7, стянуты с помощью армирующего стержня 8, снабженного гайкой 9.
Работа электроакустического преобразователя показана на примере его функционирования в режиме излучения акустических колебаний.
При подаче напряжения на электроды пьезоэлементов 1 в них возбуждаются продольные акустические колебания, ориентированные по оси стержня 8, которые излучаются через накладку 5 в окружающую среду. В частности, указанные акустические колебания воспринимаются приемником (на чертеже не показан), входящим в состав измерительной аппаратуры.
Claims (1)
- Составной электроакустический преобразователь, включающий блок активных пьезокерамических элементов, изготовленных из пьезокерамического материала ЦТСтБС-2, соединенных между собой своими торцевыми поверхностями с помощью слоя отвержденного эпоксидного клея, содержащего неорганический дисперсный наполнитель, включающий пьезокерамический материал системы цирконата-титаната свинца, отличающийся тем, что пьезокерамические элементы соединены с помощью слоя отвержденного эпоксидного клея, содержащего неорганический дисперсный наполнитель, включающий пьезокерамический материал ЦТСтБС-2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021119878A RU2768297C1 (ru) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | Составной электроакустический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021119878A RU2768297C1 (ru) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | Составной электроакустический преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2768297C1 true RU2768297C1 (ru) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021119878A RU2768297C1 (ru) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | Составной электроакустический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768297C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793894C1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-04-07 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Составной электроакустический преобразователь |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2239071A1 (ru) * | 1973-07-26 | 1975-02-21 | Mallory & Co Inc P R | |
DE3419256C2 (de) * | 1983-05-23 | 1995-06-22 | Raytheon Co | Elektroakustische Wandlereinrichtung |
RU2552591C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-06-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Способ изготовления составного электроакустического преобразователя |
US9392375B2 (en) * | 2012-08-10 | 2016-07-12 | Kyocera Corporation | Acoustic generator, acoustic generation device, and electronic device |
-
2021
- 2021-07-06 RU RU2021119878A patent/RU2768297C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2239071A1 (ru) * | 1973-07-26 | 1975-02-21 | Mallory & Co Inc P R | |
DE3419256C2 (de) * | 1983-05-23 | 1995-06-22 | Raytheon Co | Elektroakustische Wandlereinrichtung |
US9392375B2 (en) * | 2012-08-10 | 2016-07-12 | Kyocera Corporation | Acoustic generator, acoustic generation device, and electronic device |
RU2552591C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-06-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Способ изготовления составного электроакустического преобразователя |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
03.2021. Ветров А.С. и др. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ ЭПОКСИДНОГО КЛЕЯ ДМ-5-65 НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТАВНОГО ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ // Морские интеллектуальные технологии/Marine intellectual technologies, Морские интеллектуальные технологии. номер 4-1, (46), 2019, с. 178-181, 2019 г. * |
Баранец И. В. и др. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ЦТС НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭПОКСИДНОГО КЛЕЯ ДМ-5-65 // МОРСКИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, номер 1-2, 2021 г., стр. 108-113, найдено в сети Интернет по адресу URL:http://web.archive.org/web/20210324035419/http://morintex.ru/wp-content/files_mf/1616235684MITNo1PART22021.pdf, доступно с 24. * |
Баранец И. В. и др. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ЦТС НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭПОКСИДНОГО КЛЕЯ ДМ-5-65 // МОРСКИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, номер 1-2, 2021 г., стр. 108-113, найдено в сети Интернет по адресу URL:http://web.archive.org/web/20210324035419/http://morintex.ru/wp-content/files_mf/1616235684MITNo1PART22021.pdf, доступно с 24.03.2021. Ветров А.С. и др. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ ЭПОКСИДНОГО КЛЕЯ ДМ-5-65 НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТАВНОГО ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ // Морские интеллектуальные технологии/Marine intellectual technologies, Морские интеллектуальные технологии. номер 4-1, (46), 2019, с. 178-181, 2019 г. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793894C1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-04-07 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Составной электроакустический преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6366006B1 (en) | Composite piezoelectric transformer | |
EP0251797B1 (en) | Non-directional ultrasonic transducer | |
Egusa et al. | Piezoelectric paints as one approach to smart structural materials with health-monitoring capabilities | |
CN1613273A (zh) | 装套筒的超声换能器 | |
WO2013002384A1 (ja) | 音響発生器およびそれを用いた音響発生装置 | |
US7952248B2 (en) | Piezoelectric generator | |
CN101909230A (zh) | 金属与压电陶瓷和聚合物复合材料宽带水声换能器 | |
US4894580A (en) | Chip-type resonator and method of manufacturing the same | |
US4431934A (en) | Electrically actuated piezoelectric control element | |
RU2768297C1 (ru) | Составной электроакустический преобразователь | |
US7541716B2 (en) | Resonator | |
RU208855U1 (ru) | Составной электроакустический преобразователь | |
CN1510834A (zh) | 表面声波装置及其制造方法和电子设备 | |
RU2793894C1 (ru) | Составной электроакустический преобразователь | |
US2937292A (en) | Supporting structure for piezoelectric transducer | |
CN1253414A (zh) | 能陷型压电谐振器 | |
US5220538A (en) | Electro-acoustic transducer insulation structure | |
CN1033729A (zh) | 声发射换能器和电振荡器 | |
CN1574622A (zh) | 压电谐振部件 | |
CN110095532B (zh) | 超声换能器以及超声换能器的制备方法 | |
Tressler et al. | A comparison of the underwater acoustic performance of single crystal versus piezoelectric ceramic-based “cymbal” projectors | |
US20070182290A1 (en) | Fabrication of Broadband Graded Transducer Using Piezoelectric Partial Composites | |
Lu et al. | Single crystals vs. PZT ceramics for medical ultrasound applications | |
KR20210137653A (ko) | 십자형태로 형성된 압전 진동 모듈 및 이를 구비한 수중 음향 트랜스듀서 | |
CN1234470C (zh) | 高稳定性超声换能器的制备工艺 |