SU674251A1

SU674251A1 - Electroacoustic transducer

Info

Publication number: SU674251A1
Application number: SU762435346A
Authority: SU
Inventors: Владимир Георгиевич Панкратов; Алексей Демьянович Поваренко; Анатолий Иванович Токарев; Евгений Измайлович Малеев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5075
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1976-12-29
Publication date: 1979-07-15

Description

1. . . Изобретение относитс к радиотехнике и н6 жет найти применение в различных электроакустических устройствах (ультразвуковых лини х задержки, фильтрах и др.). Известен электроакустический преобразователь , позвол ющий уменьшить потери энергий при преобразовании и улучшить условий Ййгласовани преобразовател с внешними Электрическими цеп ми, состо щий из индуктивности, непосредственно подклйченной к пьезопластйне, и активной электрической цепи, котора подкли чена параллельно индуктивности ивьт6йнёШ1 виде последовательно соединенньгх усилител с частотно-зависимым кбэффшиентом усилени и дополнительной индуктивности, св занной с первой взаимоиндукцией. Известный преобразователь может быть использован в ограниченной области частот, в которой пьезопластину, ffatrjjy .женную через переходный слой на рабочую среду , можно представить в виде парал ёЙЖб бЙ единенных эквивалентного активного сопротивлени и емкости; кроме того, он характеризуетс сужением поЛосЫ пропускани частот при больших значени х эквивалентного активного сопротивлени и емкостгЙ. Известно ультразвуковое им г льеноё прйёмо-передающее устройство , позвол ющее выполн ть электрическое согласование пьезопреобразовател с внешними электрическими цеп ми, состо щее из электронного повторител , на выходе которого подключен через индуктивность пьезопреобразователь, и дифференциального трансформатора, к нижнему Bbh воду которого параллельно эмиттерному сопротивлению подклюЧМкоМмутируййдай транзистор . Это устройство характеризуетс уменьшением коэффициента передачи на низких частотах; дл работы устройства требуетс мала величина сопротивлени пьезопреобразовател , что щ иводит к технологическим ТрУдшст м fero изготовлени . Наиболее близким к изобретению по техшнеской сущности вл етс электроакустический преобразователь, состо щий из последовательно соединенных индуктивности,конвертоjpa отрШатёльного Жпр5 йвлёкйй (КОС) и механически демпфированной пьезоэлектрической пластины с переходным слоем Между пластиной и рабочей средой. В этом преобразователе активное отрицательное сопротивление КОСа компен ёйр5 ГШГерй в катушке индуктивности н диэлектрические потери в пьеэопластине с выбираетс таким, чтобы входноеаксустическое сопротивление преобразовател было равно акустичес ,кому сопротивлению рабочей среды. Однако в j преобразователе отсутствует эЛектрическое согласование его с внешними электричесютми цеп ми; кроме того, он имеет узкую полосу акустического согласовани .one. . . The invention relates to radio engineering and can be used in various electroacoustic devices (ultrasonic delay lines, filters, etc.). The electroacoustic converter is known, which allows to reduce energy losses during conversion and to improve the Yglating condition of a converter with external electrical circuits, consisting of an inductance directly connected to the piezoelectric region, and an active electric circuit that is parallel to the inductance of six consecutively connected amplifiers dependent kbeffshire gain and additional inductance associated with the first mutual inductance. The known transducer can be used in a limited frequency range, in which the piezoelectric plate, ffatrjjy, passed through the transition layer onto the working medium, can be represented as a parallel lifeline of a single equivalent active resistance and capacitance; in addition, it is characterized by a narrowing of the POSITION of frequency transmission at large values of equivalent active resistance and capacitance. It is known to use an ultrasonic cooling device that transmits a piezotransducer to external electrical circuits, which consists of an electronic repeater, the output of which is connected via a piezotransducer inductance, and a differential transformer, which, parallel to the emitter resistor, connects a differential transformer to the bottom Bbh, which is parallel to the emitter resistor, and a differential transformer, which is parallel to the emitter impedance of the transducer and a differential transformer. transistor. This device is characterized by a reduction in transmission coefficient at low frequencies; for the operation of the device, a small value of the resistance of the piezoelectric transducer is required, which leads to technological fero production. The closest to the invention in terms of the technical essence is an electroacoustic transducer consisting of series-connected inductances, an envelope of a detached cable (CBS) and a mechanically damped piezoelectric plate with a transition layer between the plate and the working medium. In this converter, the active negative resistance KOS of the compensator 5 HSSHer in the inductance n the dielectric loss in the pieoplastin C is chosen so that the input-impedance of the converter is equal to the acoustic resistance of the working medium. However, in j converter there is no electrically matching it with external electrical circuits; in addition, it has a narrow acoustic matching band.

Целью изобретени вл етс улучшение элект- ю рйческбго и акустического согласовани и расширение рабочей .полосы частЪт. В описшаемом преобразователе это достигаетс тем, что в нем ак ШМШ Ша. йй кор- рейтируйщего четырехполюсника, включенного 5The aim of the invention is to improve the electrical and acoustic and acoustic matching and the expansion of the working band. In the described converter, this is achieved by the fact that in it there is ak ShMSh Sha. 5th quadrupole corrected 5

ШжДу двум Отрицательными резисторными ги раторами, один из котсфых соединен с элёктрода1ми пьезоэлектрической пластины.There are two Negative resistor oscillators, one of which is connected to the electrodes of the piezoelectric plate.

На чертеже представлена блок-схШа эЯетктроакустического преобразовател .jOThe drawing shows a block diagram of an eJayectro-acoustic converter .jO

Он состоит из пьезоютастины 1 ТТГерехоДНЫм слоем 2 указанной пластиной и средой 3 и активной электрической цепи; состо щей из КаСкаДно соединеннйк отрицатепьногЪ реэйсторного гиратора 4, вход kotOjpdro подкпШён К и электродам пьезоэлектрической пластины 1, корректируюшего четырехполюсника 5 И iaitbponj резисторного гиратора 6, вход которого вл етс входом электроакустичеркого преофазовател .It consists of piezoutastins 1 TTGERECH layer 2 indicated by the plate and medium 3 and an active electrical circuit; consisting of KaSkaDa connected negative resistor gyrator 4, input kotOjpdro podkpshen K and electrodes of the piezoelectric plate 1, corrective quadrupole 5 And iaitbponj resistor gyrator 6, the input of which is the input of electroacoustic preofazatel.

Введенный отрицательный реэисторный гират6р; о 4 преобразует коп4плексный икшеданс пьезоппао тины 1 так, что его входной импеданс тфотивоположен по знаку и обратно аропорционален импедансу пьезоппастины 1, нагруженный через переходный слой 2 на рабочую среду 3. Корректируюш й четырехполюсник 5 вл етс пассивным реактйвньш четырехполюсником и рассчитываетс так, чтобы отрицательна мнима часть входного импедансагиратора 4 компёШнровалась положительной мнимой частью выходного импе- 40 данса четырехполюсника 5, а оставша с не скомletiSij tJBaHiflaH айтйййа часть ймпеДанса посредством отрицательного гиратора 6 преобраэбвьта Ttlctв С6прЬ ивлеййё с йШожсйШьшШ зШюбм.Introduced negative r-hr6r; About 4 converts the cops ixedans of the piezopatin 1 so that its input impedance is positioned in a pattern and back to the impedance of the piezopastin 1, loaded by the transitional layer 2 on the working medium 3. The quadrupole 5 is corrected and it is a flow path of the quadrant. part of the input impedance device 4 was compacted by the positive imaginary part of the output impedance of the quadrupole 5, and the remaining impedance of the quadrupole 5 was left with the untiedSee tJBaHiflaH Negative gyrator 6 transform Ttlct in C6pr ivlejyo with yOsHSHShSh sShyubm.

Пьезоэлектрическа пластина t с пёрёходаым 15 слоем 2, нагруженна на рабочую среду 3, описы вййТс С гюмощью эквивалентной схемы, представ ленной реактййным чётырехполюсгаиком, нагруK7§;J S&S5ifesjSf C 4- i 4 - V- - .,,- i.- ..A piezoelectric plate t with a transitional 15 layer 2, loaded on the working medium 3, describes the power of an equivalent circuit, represented by a four-pole four-way, load K7g; J S & S5ifesjSf C 4 i 4 - V- -. - i. ..

WSa&M ttxonf skBHBSOieHTHHM активным оо1фотйвлением .50 WSa & M ttxonf skBHBSOieHTHHM active o1 photo .50

Электрическое и акустическое согласование достигаетс , если обща Матрица пёрёДДЧйЦёпй,Electrical and acoustical matching is achieved if the overall Matrix is a string of

юсто аШ Justot Ash

його резйстортого гиратора 6, корректирующего четырехполюсника 5, отрицательного резистор- 55 ного гиратора 4 и рёйктивного чётырёхлолнюнкка пьеэогшастины 1 с переходным слоем 2 между указанной пластичной и рабочей средой 3, равна матрице передачи идеального трансформатора.A second resistor gyrator 6, a four-port corrective 5, a negative resistor gyrator 4, and a four-liter reyktivnogo pyeehshastiny 1 with a transition layer 2 between the specified plastic and working medium 3 is equal to the transfer matrix of an ideal transformer.

а в случае равенства сопротивлени генератора эквивалентному-активному сопротивлению пьезопластины - равна единичной матрице Е.and in the case of equality of the generator resistance to the equivalent-active resistance of the piezoplate, it is equal to the unit matrix E.

АВ.АВз Е,AV.AVZ E,

где А - передачи отрицательного резисторного гиратора;where A is the transmission of the negative resistor gyrator;

BI - матрица передачи корректирующего четьфехлолюсника 5;BI is the transfer matrix of the corrector 4;

В - матрица передачи реактивного четырехполюсника пьезопластины 1, нагруженной через переходной слой 2 на рабочую среду 3.In - matrix transfer reactive quadrupole piezoplates 1, loaded through the transition layer 2 to the working environment 3.

Из этого услови наход тс коэффициент тирацин и матрица корректирующего четырехполюсника . Измен коэффициент гирации отрицательных резисторных гираторов 4 и 6 и выбира соответствующим образом матрицу корректирующего четьфехполюсйика 5, можно добитьс того, «гто входное сопротивление злектроакустйческого 1феобразбвател , рфноё согфОтивлению на входе отрицательного резисторнрго шратора 6, стан&1зйт ; piuaHbiM сопротивлению генератора и в то же врем эквивалектноё акустическое сопротивление 1феобразо&ател йа аькоде оказьь ваетс равйьТм акустическо (ютфотивлейию рабочей средь1, при этом амплйтудньхй. коэффиЦйёйт отражени с электрической и акустической стороны - минимальный. Матрица BI вл етс матрицей пассив itoit) реактивного четьфехполюсйика , уд(шлетвор ющей услови м физйческо Гр&Ш ШстОи во всем частотном диапазоне, поскольку )1изуема матрица BI и,следовательно , в идеальном случае преобразователь имеет бесконечно полосу Согласовани .From this condition, the coefficient of tiracin and the corrective quadripole matrix are found. By changing the coefficient of gyration of negative resistor gyrators 4 and 6 and appropriately choosing the matrix of corrective four pole 5, you can achieve that "this is the input resistance of the electrical averaging device, the input voltage of the negative resistor 6, mill & The piuaHbiM generator resistance and, at the same time, the equivalent acoustic impedance of the image and the first of all, the set-top beats (in terms of physical conditions, Gr & W), in the entire frequency range, because) the BI matrix is 1izable and, therefore, in the ideal case, the converter has an infinite Vani.

Дл реального устройства полоса согласовани Ъ11 едел етс частотными свойствами трайзисторов в гаратррах запасом устойчивости и точнс тьк ) peanftsiaaHH матрицы корректирующего четырехполюсника.For a real device, the matching band b11 is computed by the frequency properties of the resistances in the meters to the stability margin and to the accuracy of peanftsiaaHH of the corrective quadripole matrix.

ИспользовШйе описьюаемого электроакустического преобразовател при койструйровашш ультразвукбвых Лйййй задержки позвол ет, не M itirteiXflunointH изготовлени лйний, лучше ctHfitiaciOB ttTb электроакустический преобразователь с рабочей сред(кй и внешними электрическими цеп ми.Using an electroacoustic transducer that can be used with co-jet ultrasound devices, the delay time allows for a non-compatable XFununHH production line, better than a ctHfitiaciOB ttTb electroacoustic converter with a working medium (ky and external electrical circuits.

Провепённые эксперименты показали, что 1ф менейие преобразовател позвол ет уменьшпгь эатухШШ ШЕОШШГО Сйгйалф в ультразвуковых задержки на 15-30 дБ, расцщрить псШосу, фопус1каш1Я йа 20-40%, по сравнению с щ йМёй емыШ В шсто шее врем ультразвукоВШв« лиШшКЩ задержки, и актйвйо влй ть на форму амппитудно-частотйой и фазовой частотйой характеристик.Experimental experiments have shown that a 1f converter transducer allows you to reduce the ultrasonic delay by 15–30 dB, decorate the transducer by 20–40%, compared to a single delay, by a factor of 20–40%, compared to the other types of ultrasound delayed by 20–40%. enter the shape of the frequency and phase response characteristics.

Claims

Invention Formula

An electroacoustic transducer including a polarized plate with a transitional layer between the plate and the working medium and an active electric circuit, characterized in that, in order to improve the electrical frequency of the acoustic matching and expansion of the working frequency band, the active polypropylene circuit is in the form of a correcting quadripole connected between two negative resistor giratoramami.odkn, of which is connected to the electrodes of the piezoelectric plastia.