Широкополосный пьезоэлектрический преобразователь

(19) (11) 151) 4 Н 04 В. 17/00 Ф К";."ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(56) Авторское свидетельство СССРВ 847186, кл. В 06 В 1/06, 1981.Авторское свидетельство СССРВ .539265, кл. В 06 В 1/06, 1976.(54)(57) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий стержневой пьезоэлемент с двумя электродами, первый из которых расположен на торце стержня,а второй - на его боковой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения полосыпропускания, обращенный к первомуэлектроду торец второго электродавыполнен в виде ломаной линии, при-чем минимальнаяширина второго электрода и разность максимального и минимального расстояния от первогоэлектрода до второго выбраны больше величины отношения скоростизвуковой волны к наинизшей частотезвуковой волны.1205317 ЗО 40 ВНИИПИ Заказ 8542/6 О Тираж б 58 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород ул.Проектная, 4 Изобретение относится к электро- акустике и ультразвуковой технике и может быть использовано при конструировании различной ультразвуковой аппаратуры.Цель изобретения - увеличение полосы пропускания.На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.Преобразователь содержит стержневой пьезоэлемент 1, например с прямоугольным поперечным сечением. На боковой поверхности расположен электрод 2, на торцовоч электрод 3. Демпфер 4 подсоединяется к торцу пьезоэлектрического стержня, не покрытого электродом. Край бокового электрода 2 выполнен в виде ломаной линии, причем минимальная ширинабокового электрода и разность максимального и минимального расстояний 1 и;) бокового электрода от торцового электрода выбрана больше длины волны преобразуемой ультразвуковой волны наинизшей частоты, равной отношению скорости звуковой волны к частоте сигнала.Преобразователь работает следующим образом.Как известно,. преобразование акустической энергии в электрическую преимущественно происходит в тех местах преобразования, где имеется наиболее резкое изменение электрического поля в пространстве, т,е. в области торцового электрода 3 и в области передней грани бокового электрода 2. Поэтому при воздействии акустического импульса на поверхности торцового электрода 3 сразу происходит преобразование акустической энергии в электрическую и появляется электрический заряд, который индуцирует на боковом электроде заряд противоположного знака, при этом между электродами появляется электрическое напряжение. Когда ультразвуковая волна достигает передней грани бокового электрода 2, она также преобразуется в электрический сигнал. Так как ближний к торцовому электроду 3 край бокового электрода 2 выполнен в виде ломаной линии, то выходной электрический сигнал преобразователя формируется как результат наложения сигналов от каждой точки боковой грани второго электрода. Эти сигналы из-за лома - ной формы боковой грани задержаны относительно друг друга во временном интервалелпаХглО АъЧ/где- скорость распространения ультразвуковой волны в преобразователе,1 щ и г ; - максимальное и минимальное расстояния бокового электрода 2 от торцового электрода 3,длина преобразуемой ультразвуковой волны наинизшей частоты. Таким, образом, выходной электрический сигнал преобразователя формируется в результате суперпозиции сигнала, преобразованного торцовым электродом 3, и множества элементарньгл сигналов, преобразованных передним ломаным краем бокового электрода 2, Поскольку величина щ,- 1, выбрапна оольше длиныпреобразуемой ультразвуковой волны наинизшей частоты, то суммирование элементарныхсигналов боковых электродов происходит не синфазно, и их вклад ввыходной сигнал преобразовате.пясущественно уменьшается. В результате этого выходной сигнал, в основном, формируется за счет электроакустического преобразователя вобласти торцового электрода 3. Таким образом, из-за устранения всех возможных резонансных явлений, в частности обусловленных электро- акустическим преобразованием на краях одного из элементов, удается увеличить полосу пропускания и, следовательно, улучшить равномерность частотной характеристики.