SU1376054A1

SU1376054A1 - Acoustic transducer

Info

Publication number: SU1376054A1
Application number: SU853972396A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Носов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии
Priority date: 1985-11-04
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1988-02-23

Abstract

Изобретение относитс к акустическим преобразовател м, примен емым в морских и скважинных геофизических приборах, и может быть использовано в геологоразведочной, нефт ной, газовой и других отрасл х промьшшенности. Акустический преобразователь содержит пьезоэлемент, размещенный между накладками и сжатьш армирующим зле- ментом. Целью изобретени вл етс повьшение электроакустического КПД. Армирующий элемент вьшолнен в виде одной или двух соединенных акустически прозрачным кольцом гофрированных трубок, при этом конць трубок скреплены с торцами накладками. Введение гофрированных трубок и акустически прозрачного кольца позвол ет получить зиачительное увеличение электроакустического коэффициента полезного действи , а также дополнительный положительный эффект в виде снижени резоианснбй частоты.1 з.п.ф-лы,2 ил.The invention relates to acoustic transducers used in marine and borehole geophysical instruments, and can be used in exploration, oil, gas and other fields of industry. The acoustic transducer contains a piezoelectric element placed between the plates and compressed with a reinforcing element. The aim of the invention is to increase the electroacoustic efficiency. The reinforcing element is made in the form of one or two corrugated tubes connected by an acoustically transparent ring, while the tip of the tubes is fastened to the ends of the plates. The introduction of corrugated tubes and an acoustically transparent ring makes it possible to obtain a significant increase in the electroacoustic efficiency, as well as an additional positive effect in the form of a decrease in the frequency of the response. 1 Cp ff, 2 ill.

Description

(Л(L

сwith

соwith

чЗ hz

о: О сд About: About SD

1 131 13

Изобретение относитс к акустическим преобразовател м, используемым в морских и скважинных геофизических приборах, и может быть использовано в геологоразведочной, нефт ной, газовой и других отрасл х промышленностиThe invention relates to acoustic transducers used in marine and borehole geophysical instruments, and can be used in the exploration, oil, gas and other industries.

Цель изобретени - повышение электроакустического КПД.The purpose of the invention is to increase the electroacoustic efficiency.

На фиг.1 схематически показан ; акустический преобразователь; на фиг.2 - то же, вариант вьшолнени .1 is schematically shown; acoustic transducer; figure 2 - the same, the variant of execution.

Акустический преобразователь (фиг.1) содержит секционированный пьезоэлемент 1 из пьезошайб или пье- зодисков, склеенных между собой. Пье- зоэлемент может быть выполнен из одного куска пьезокерамйки. Пол ризаци пьезокерамики продольна . На торцах пьезоэлемента расположены накладки 2 и 3. Армирующий элемент (фиг.2) выполнен в виде двух одинаковых гофрированных трубок 4 и 5, между которыми размещено акустически прозрачное кольцо 6, соединенное с концами трубок с помощью пайки, сварки или другого способа креплени . Другие концы армирующих элементов соединены с торцами накладок 2 и 3. Внутри преобразовател размещена звукопровод ща компенсационна жидкость. Компенсатор давлени выполнен в виде резиновой трубки, размещенной поверх акустически прозрачного кольца, выполненного из металла с радиально направленными отверсти ми. Пространство между наружной поверхностью пьезоэлемента 1 и внутренней поверхностью гофрированных трубок 4 и 5, заполненное жидкостью, образует волновод , причем скорость распространени звука в жидкости равна примерно одной трети от скорости распространени звука в пьезокерамике, что необходимо дл ползгчени сфазированности колебаний , излучаемых (или принимаемых ) наружной поверхностью накладок 2 и 3.The acoustic transducer (Fig. 1) contains a sectioned piezoelectric element 1 made from piezo-washers or piezo-drivers, glued together. The piezoelectric element can be made of a single piece of piezoelectric ceramics. The polarization of piezoceramics is longitudinal. Pads 2 and 3 are located at the ends of the piezoelectric element. The reinforcing element (FIG. 2) is made in the form of two identical corrugated tubes 4 and 5, between which is placed an acoustically transparent ring 6 connected to the ends of the tubes by soldering, welding or another method of fastening. The other ends of the reinforcing elements are connected to the ends of the plates 2 and 3. Inside the transducer there is a conductive compensation liquid. The pressure compensator is made in the form of a rubber tube placed over an acoustically transparent ring made of metal with radially directed openings. The space between the outer surface of the piezoelectric element 1 and the inner surface of the corrugated tubes 4 and 5, filled with liquid, forms a waveguide, and the speed of sound in the liquid is about one third of the speed of sound in piezoelectric ceramics, which is necessary for crawling out of oscillations emitted (or received) the outer surface of the plates 2 and 3.

Акустический преобразователь работает следующим образом.Acoustic transducer works as follows.

При подаче выходного напр жени резонансной частоты на зажимы А и Б пьезозлемента 1 последний увеличивает или уменьшает свой продольный размер вместе с накладками 2 и 3, привод щими в движение и упругую гофрированную трубку. Механические потери в упругом армирующем элементе в данном случае преобразуютс в колебаWhen the output voltage of the resonant frequency is applied to the terminals A and B of piezoelectric transducer 1, the latter increases or decreases its longitudinal dimension along with the plates 2 and 3, which also cause the elastic corrugated tube to move. The mechanical losses in the elastic reinforcing element in this case are converted into oscillations.

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

ни гофрированных трубок, передающих акустическую энергию в окружающее пространство.No corrugated tubes that transmit acoustic energy into the surrounding space.

Электроакустический КПД К возрастает вследствие роста сопротивлени излучени г g за счет увеличени поверхности излучени из- за введени в преобразователь упругого армирующего элемента в виде гофрированных трубок 4 и 5, с размещенньм между ними звуко- прозрачньм кольцом. Механические потери в упругом армирующем элементе, привод щие к понижению коэффициента электромеханической трансформации N, в предлагаемом преобразователе реализуютс в полезную энергию излучени , что и приводит к повьппению электроакустического КПД Кер, который оказываетс равным 87,5%, что. на 37,5% больше значени Kgq типового акустического преобразовател с армирующим стальным болтом, равного около 40-50%. The electroacoustic efficiency K increases due to the increase in radiation resistance g g due to an increase in the radiation surface due to the introduction of an elastic reinforcing element in the form of corrugated tubes 4 and 5 into the transducer, with a sound-transparent ring placed between them. Mechanical losses in an elastic reinforcing element, leading to a decrease in the electromechanical transformation coefficient N, in the proposed converter are realized into useful radiation energy, which leads to electroacoustic efficiency Ker, which turns out to be equal to 87.5%, which is. 37.5% more than the Kgq value of a typical acoustic transducer with a reinforcing steel bolt of about 40-50%.

В процессе проведени стандартных гидроакустических измерений обнаружен дополнительный положительный эффект -.наличие резонанса на гораздо более низкой, чем расчетный резонанс 1950 Гц, частоте 380 Гц, что позвол ет уменьшить продольные размеры преобразовател .In the course of carrying out standard hydroacoustic measurements, an additional positive effect was found — the presence of resonance at a much lower than the calculated resonance of 1950 Hz, at a frequency of 380 Hz, which makes it possible to reduce the longitudinal dimensions of the transducer.

Claims

1. Acoustic transducer containing a piezoelectric element placed between the plates and compressed by a reinforcing element, characterized in that, in order to observe the electroacoustic efficiency, there is a reinforcing element in it. the element is designed as a corrugated tube, the ends of which are fastened

with the ends of the linings.

2. A transducer according to claim 1, characterized in that the reinforcing element is designed in the form of two corrugated tubes, between which an acoustically transparent ring is placed.

ff

FIG.

fts.2