SU595880A1 - Ультразвуковой преобразователь - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых измерительных приборах , в частности в медицинских диагностических приборах, дефектоскопах, толщиномерах .

Известен монолитный пьезокерамический преобразователь 1, состо щий из двух плоскопараллельных электродов и акустической ловущки.

Недостатком преобразовател   вл етс  то, что задний электрод  вл етс  источником паразитной ультразвуковой волны, котора  с помощью отражающих поверхностей направл етс  в акустическую ловущку. Дл  выполнени  этого требовани  необходимо, чтобы рассто ние между плоскопараллельными электродами было не меньше заданной величины , из-за чего напр женность электрического пол  внутри преобразовател  и соотпетственно коэффициент преобразовани  получаютс  небольщими.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  ультразвуковой преобразователь 2, содержащий пол ризованный по длине пьезоэлектрический стержень с электродами, напесенными на его торцовую и боковую поверхности, и демпфер , выполпеиный в виде единой конструкции с пьезоэлектрическим стержнем. Широко2

нолосность преобразовател  достигаетс  за счет неоднородности электрического пол . Дл  получени  узкой диаграммы направленности такого преобразовател  необходимо увеличивать диаметр стержн , вследствие чего при заданной амплитуде возбуждающего электрического напр жени  уменьшаетс  напр женность электрического пол  внутри преоб )азовател . Это вызывает уменьшение амплитуды волны, излучаемой в рабочую среду, т. е. еипжает коэффициент преобразовани  иреобразовател .

Цель изобретени  - увеличение коэффициента иреобразовапи  ультразвукового преобразовател .

Это достигаетс  тем, что на торце стержн  выполнена спиральна  канавка с нанесенным па ее боковую пог ерхпость члектродом, электрически соединенным с электродом на бокоBoii поверхности стсржп; и н.юлированным от торцового у;1ектрода.

На фиг. 1 iiOKaaajT предлагаемый преобразователь , иродольпьп разрез; на фиг. 2 представлена торцова  часть преобразовател ; на фиг. 3 дан лзел I па фиг. 1 в унеличениом виде с распределением силовых линий электричеекого по,: .

Преобразова гс;1ь содержит пьезоэлектрическнн продол1-1 о иол ризованный цилиндричегкпй стержеи i, например из керамики

типа ЦТС, на торцовой поверхности которого сделана спиральна  канавка. Бокова  поверхность канавки покрыта токопровод ищм электродом 2, который имеет электрический контакт с кольцевым электродом 3 на внешней поверхности стержн  1. Торцова  часть стержн  noKjibiTa токопровод щим электродом 4, не имеюн1,им электрического контакта с электродами 2 и 3.

Преобразователь работает следующим образом .

При подаче электрического напр жени  между электродами 2, 3 и торцовым электродом 4 в каждом сечении спирального выступа возпикает электрическое ноле (распределение силовых липий пол  изображено на фиг. 3, где ЕХ, EZ - ком-поненты вектора напр женности электрического нол ). Источниками ультразвуковой волны и пьезоэлемента  вл ютс  то его участки, где

й,

- (Ezd,,) +- О

( - пьезомодуль). Указаииое условие остаетс  в снле и дл  других компонент электрического пол  и пьезомодул .

В частности, в предлагаемом преобразователе источником ультразвуковой волны  вл етс  только передн   грань, поскольку

дЕ,

dZ

z о

Эта грань создает две ультразвуковые волны , распростран ющиес  соответственно в пьезоэлектрический стержень и в рабочую среду, котора  контактирует с торцовой спиральной поверхностью. Волна, раснростран юпа с  вглубь стержн , в ием поглощаетс . Таким образом, пьезоэлектрический стержень выполн ет и функции согласованного демпфера , составл ющего единое целое с генерирующей частью преобразовател . Из-за этого в преобразователе отсутствуют многократно отраженные ультразвуковые волны.

Амплитудное значение колебательного давлени  в рабочей среде равно

1 + 0

где е - пьезоконстанта;

- величина компоненты электрического пол  при

Zi и ZQ - волновые акустические сопротивлени  соответственно рабочей среды и пьезоэлектрического материала. Увеличение коэффициента преобразовани 

Р

к

и

(U - возбуждающее электрическое напр жение ) по сравнению с известным преобразователем в предлагаемОМ достигаетс  за счет размещени  электродов на боковых стенках канавки, сделанной в ньезоэлектрическом стержне. Благодар  этому значительно увеличиваетс  напр женность электрнческого пол  у торцовой поверхности нреобразовател  при той же величине возбуждающего электрического напр жени , что в свою очередь вызывает увеличение коэффициента преобразовани  /С.

Мен   щирину и щаг спиральной канавки, можно получить электрический импеданс преобразовател , наиболее подход щий дл  возбуждающего генератора. При этом широкополосность преобразовател  остаетс  пеизменной . При работе с электропровод щими жидкост ми спиральна  канавка заполн етс  электроизол ционным материалом, например эпоксидной смолой.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство ЛГо 434623, кл. Н 04R 17/00, 1972.

2.Авторское свидетельство № 539265, кл. G 29/00, 1975.

m.4Y

-- . :-

:

J I