SU771908A1 - Электроакустический преобразователь - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относитс  к области акустического приборостроени  и может быть использовано дл  излучени  звука в жидкой среде, например, в технике акустических измерений.

Известны преобразователи биморфного типа, когда возбуждение соединенных определенным образом двух пьезокерамических ДИСКОВ или пластин, соединенных плоскост ми , вызывает их изгибные колебани  1

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению  вл етс  устройство, содержащее корпус и закрепленный В нем биморфный элемент с накладками , выполненный в виде излучающей пластины, жестко соединенной с пьезоактивным возбудителем 2.

Накладки биморфного элемента  вл ютс  стационарными и жестко закреплены внутри корпуса через электроизолирующие прокладки.

Существенной частью преобразователей биморфного типа  вл етс  конструктивное выполнение подвески излучающего биморфного элемента в корпусе преобразовател . Роль подвески в данном преобразователе выполн ет воротник или паз, который служит

разв зкой излучающего элемента от корпуса и должен быть податлив к изгибным колебани м пластин и ВЫПОЛНЯТЬ роль шарнира . Паз образован двум  проточками вдоль кра  излучающего элемента, выполненными

5 на его плоскост х одна против другой. При подаче электрического напр жени  на пьезоактивную пластину возникают продольные механические напр жени , при этом результирующа  сила действует на определенном рассто нии от нейтральной плоскости параллельно ей, что вызывает вращательное движение паза и приводит к изгибу излучающего элемента.

Недостатком указанных известных устройств  вл етс  небольща  амплитуда коле15 баний и ограничение понижени  резонансной частоты геометрическими размерами.

Целью изобретени   вл етс  увеличение амплитуды колебаний излучающей поверхности при практически неизменных габаритах устройства.

20

Цель достигаетс  тем, что корпус преобразовател  снабжен двум  герметичными кожухами, В которых размещены концы излучающей пластины с накладками, а крепление пластины в кожухах производитс  в узле изгибных колебаний последней.

На фиг. 1 схематически представлена конструкци  преобразовател ; на фиг. 2 - вид преобразовател  в рабочем состо нии.

Преобразователь содержит биморфный элемент, состо щий из излучающей пластины I, выполненной в виде металлического пр моугольного параллелепипеда, в центре которого симметрично по отнощению к его основани м сделано углубление, в котором размещен пьезоактивный возбудитель, выполненный в виде плоской пьезокерамической пластины 2, набранной из пр моугольных пьезокерамических призм, пол ризованных по толщине и склеенных эпоксидной смолой так, что металлизированные грани примыкают друг к другу. Электрически призмы соединены между собой параллельно. Пьезокерамическа  пластина 2 размещена в углублении излучающей пластины 1 так, что две ее противоположные торцовые грани плотно прилегают к боковым сменкам углублени  излучающей пластины 1. При этом продольный размер пьезокерамической пластины 2 подобран таким образом, что пластина 2 размещена в углублении излучающей пластины 1 в сжатом состо нии.

К двум противоположным кра м излучающей пластины 1 параллельно закрепленным торцовым гран м пьезокерамической пластины 2 жестко прикреплены накладки 3. Биморфный элемент установлен в корпус 4, имеющий два кожуха 5, в которых с зазором относительно их стенок размещены накладки 3. Биморфный элемент установлен так, что во внещнюю среду он обращен излучающей пластиной 1, а внутрь корпуса - пьезокерамической пластиной 2. Установка в корпусе 4 биморфного элемента производитс  в прорез х кожухов 5 корпуса 4 по лини м нулевых смещений излучающей пластины 1, т.е. узловым лини м, проход щим между накладками 3 и местами прилегани  возбуждающей пьезокерамической пластины 2. Дл  обеспечени  герметичности кожухов 5 и полости корпуса 4, где размещена Пьезокерамическа  пластина 2, между стенками кожухов 5 и излучающей пластиной 1 проложены резиновые прокладки 6, с боковых сторон корпус 4 и кожухи 5 закрыты крышками с уплотнением из резины, ст нутыми болтами (непоказанными на чертеже). Через одну из крышек осуществлен ввод токонесущего кабел .

Конструктивно предлагаемый преобразователь может быть также выполнен без боковых крыщек. Излучающий элемент при этом представл ет собой круглую пластину, жестко соединенную с пьезокерамической пластиной 2 в виде диска, а накладки 3 выполнены в виде колец.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче электрического напр жени  на пьезокерамическую пластину 2 на ее торцах, прилегающих к излучающему элементу 1, возникает сила, направленна  вдоль пластины 2, сжимающа  или раст гивающа  ее в зависимости от пол рности приложенного электрического напр жени  и направлени  пол ризации пьезокерамических призм. Результирующие силы приложены к торцам пластины 2 в точках, отдаленных от середины толщины сборки излучающего элемента 1 с пластиной 2, и вызывают изгиб этой сборки. Например, при силе, раст гивающей пьезокерамическую пластину 2, она становитс  выпуклой, а поверхность излучающей пластины I - вогнутой. Одновременно вследствие того, что накладки 3 жестко св заны с излучающей пластиной 1, под действием этой же силы происходит отклонение краевых участков излучающей пластины 1 с накладками 3 сторону, определ емую изгибом центральной части излучающей пластины 1. При подаче переменного электрического напр жени  Пьезокерамическа  пластина 2 и центральна  часть излучающей пластины совершают изгибные колебани , а краевые участки излучающей пластины 1 с накладками 3 соверщают колебани  около положени  равновеси , причем отклонени  их противоположны отклонению центральной части излучающей пластины 1 относительно положени  равновеси  (см. фиг. 2). Таким образом, излучающа  пластина 1 на определенном рассто нии от своих краев имеет узловую линию или линию нулевых смещений.

Краевые участки излучающей пластины 1 с накладками 3 представл ют собой колебательную систему, резонансн.а  частота которой определ етс  длиной и толщиной краевых участков излучающей пластины I, а также величиной массы накладок 3, и при соответствующих размерах элементов конструкции преобразовател  ниже резонансной частоты биморфного элемента. При частоте возбуждающего электрического напр жени , совпадающей с резонансной частотой этой колебательной системы, амплитуда колебаний накладок 3 возрастает, что определ ет увеличение смещений центральной части излучающей пластины 1. Энерги , котора  расходуетс  пьезоактивным возбудителем 2 на поворот накладок 3, возвращаетс  излучающей пластине 2, увеличива  амплитуду изгибных колебаний.

Claims (2)

1.Woollett R. S., Underwater Sound transducer. Ultrasonic, 1970, 8, № 4, p. 243- 253

2.Патент США № 3370187, кл. 310- 9.1, 1968.