SU711705A1 - Пъезоэлектрический преобразователь крутильных колебаний - Google Patents

Description

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ троды соединены так, что наружные из них имеют потенциал одного знака, а внутренние - другого знака. Образованно таким образом биморфное кольцо имеет четыре кольцевые накладки 5, 6, 7, 8, склеенные с ним. Накладки могут быть выполнены из металлов, сплавов и керамики . Наружные поверхности накладок имеют двойную кривизну и образуют после их приклейси к бик орфному кольцу то кругового поперечного сечени . Дл  достижени  максимальной эффективности то может быть вьшолнен целиком из пьеэо- активного материала, В этом случае одн ко .возрастают технологические трудности в изготовлении преобразовател Ри В представленном на фиг.1 схемати ческом изображении преобразовател  ис пользуютс  пьеэо керамические кольца с осевой пол ризацией, аналогично тому, как 20 это осуществл етс  в цилиндрических пьезокерамических преобразовател х. Работа устройства происходит следук « щим образом. При подаче возбуждающего электрического напр же ш  на электроды устройства в биморфном кольце возникает крут щий момент, который приводит к кру тильным колебани м тора. При перемененной форме внешних поверхностей накладок преобразователь не возбуждает в среде звуковых волн, возбуиодаютс  лишь в зкие .волны, т.е. преобразователь  вл етс  чис то крутильным,- . Резонансна  частота колебаний р определ етс  крутильной жесткостью и эффективной плотностью материала коль ца . Дл  материалов накладок, близким по своим свойствам к пьезокерамике, резонансна  частота может быть. подсчитана по фомуле: где а - средний радиус кольца, Е - модуль Юнга пьезокерамики, р - ее плот1юсть, т.е, дл  одной и той же частоты радиус преобразовател  будет в несколько раз меныае, чем дл  известных. Преобразова тель может быть также выполнен способ ным работать на р де резонансных частот - частотах О,1,2,... и т.д. юд, характеризующихс  соотве;гствук ш1М числом 05 Эти частоты определ зловых диаметров, тс  по формуле: ----- / (,.,-7. тГ21Са ар где i г 0,1,2... Возбуждение преобра ювател  на высших модах может быть осуществлено известными способами, примен емыми при возбузкдении высших мод радиальных колебаний в 1шлиндрйческих преобразовател х , например, путем противофазного возбуждени  дуговых элементов кольца. Закрепление преобразовател  может быть осуществле1Ю наиболее просто с покющью гибкого подвеса, Более жесткое закрепление преобразовател  колеблющегос  на нулевой моде, достигаетс  использованием тонкого метат л 1ческого стерж11 , вставленного в отверстие в торе и жестко соедилешюго с ним в центральной точке, как показано на фиг.2, В зависимости от требований к креплению может быть использовано два или три аналогичных стерж11 , расположе ных под углами друг к другу в средней плоскости тора, Закрепление преобразовател , колеблю- щегос  на первой моде, иллюстрируетс  на фиг.З, /Металлическа  пластинка встав- . л етс  в разрез тора по диаметральной узловой плоскости и жестко скрепл етс  с ним, Крвидение этого типа обеспечивает шшимальные вдасимые потери колебательной энергии, Фо рмула изобретени  Пьезоэлектрический преобразователь крутильных колебаний, состо щий из плоского пьезокерамиг1еского кольца с электродами и накладками, отличающийс  тем, что с целью снижени  габаритов, он снабжен вторым плоским пьезокерамическим кольцом с электродами, образующим с первым кольцом биморфкую систему, а накладки выполнены в виде ко- лед, придающих преобразователю форму то ра кругового поперечного сечени , причем средн   окружность тора совпадает со средней окружностью биморфной системы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Бергман Я. Ультразвук, М, Изд,И,Л. 1956, с, 97-98, 306-ЗО8, 2,Источники мощного ультразвука, Наука, 1967, с, 295-ЗО6.

S «

Claims (1)

1. Ф .о_р м у л а изобретения Пьезоэлектрический преобразователь крутильных колебаний, состоящий из плоского пьезокерамического кольца с электродами и накладками, отличающийся тем, что с целью снижения

   S'2Ua^2p’ ⁽¹⁾ где а - средний радиус кольца, Е - модуль Юнга пьезокерамики, р - ее плотность,

   т.е. для одной и той же частоты радиус преобразователя будет в несколько раз меньше, чем для известных. Преобразователь может быть также выполнен способным работать на раде резонансных частот - частотах 0,1,2,... и т.д. мод, характеризующихся соответствующим числом габаритов, он снабжен вторым плоским пьезокерамическим кольцом с электродами, образующим с первым кольцом биморфную систему, а накладки выполнены в виде колец, придающих преобразователю форму тора кругового поперечного сечения, причем средняя окружность тора совпадает со ⁵⁰ средней окружностью биморфной системы.