Пьезоэлектрический преобразователь

(51)4 В 06 В НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПИ 11ККЬЛ 1 АВТОРСН озбуждеконцентри ффективном ерь энернее треки Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(57) Изобретение относится к областитехнической акустики. Цель изобретения - увеличение эффективности преобразования акустической энергии. При четном числе узловых линий колебаний сегмента 3 в линии соединенияего с металлическим стаканом (МС) 1образуется пучность колебаний, чтоприводит к возбуждению МС 1. Необходимо сопрягать резонансные частотыМС 1 и сегментов 3. В МС 1 изгибныеколебания возбуждаются концентрированной силой, поэтому уменьшаютсяпотери на трение и амплитуды смещений распределяются по синусоидальномзакону по всей ширине преобразователя. Основаниями криволинейных поверхностей в подложке 2 возбуждаютсясдвиговые волны. Изгибные вния излучающей поверхностированной силы приводят к эизлучению и уменьшению потгии, расходуемой на внутренэлементов, 1 ил.1378929 1 - число узловых линий колебаний сегмента;Е - площадь поперечного сечения;- центральный угол сегментаПри четном числе узловых линийколебаний сегмента в линии соединенияего с металлическим стаканом 1 образуется пучность колебаний, что приводит к эффективному возбуждению стакана 1. При 1=2 достигается наибольшая амплитуда колебаний и две узловыелинии располагаются в местах закрепления сегментов к подложке. Для резонансного возбуждения иэгибных колебаний в стакане необходимо, чтобыпо ширине стакана на резонансных частотах сегментов распределялось целоечисло полуволн изгибных колебаний,Поэтому необходимо сопрягать резо-"нансные частоты стакана 1 и сегментов 3. В стакане 1 изгибные колебаниявозбуждаются концентрированной силой, поэтому сильно уменьшаются потери на трение, и амплитуды смещенийраспределяются по синусоидальномузакону по всей ширине преобразователя. Основаниями криволинеиных поверхностей сегментов в подложке 2 возбуждаются сдвиговые волны, Наиболее эффективно преобразователь возбуждается на частотах до 200 кГц.Изгибное возбуждение излучающейповерхности концентрированной силойприводит к эффективному излучению иуменьшению потерь энергии, расходуемой на внутреннее трение элементов.Потери на двойное электромеханическоепреобразование при передаче акустических сигналов в воздушной среде нарасстояние 1 м равны 20-25 дБ.Крометого, преобразователь возбуждаетсдвиговые волны и может использоваться как трансформатор сдвиговых волнв изгцбцые и обратно.Формула изобре,тенияПьезоэлектрический преобразователь, содержащий цилицдрообразныевозбуждающие элементы, установленныебоковыми поверхностями параллельнодруг другу ца металлической подложке,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения эффективности преобразования, цилиндрообразные возбуждающие элементы выполнены в виде сегментов полых пьезоцилиндров с электродами, расположены внутри соединенного с подложкой металлического стакана и краями прикреплены к последнему,лых цилиндров и мс ста расположенияих на подложке и дбцреются таким образом, что амплитуда смещений изгибных колебаний ц пластцце стакана 1 распределяются по сицусоидальцаму (косицусоидальцому) закоцу по всей щирице преобразователя.Резоцансцая частота 1 полых сег ментов цилиндров приближенно определяется следующим выражением: 50 средний радиус кривизны сегмецта;модуль упругости;момент инерции поперечного55 сечения относительно продольной оси сегмента; ускорение силы тяжести; удельные вес; где г,Е 1 Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано в ультразвуковых измерительных устройствах, устройствах передачи информации, устройствах сигнализации и.5 эвуколокации,Целью изобретения является увеличение эффективности преобразования акустической энергии, 10На чертеже изображен пьезоэлектрический преобразователь, поперечный разрез.Пьезоэлектрический преобразователь содержит металлическую прямоугольную пластину 1, выполненную в виде стакана, металлическую подложку 2, пьезоэлектрические сегменты цилиндров 3. Стакан 1 соединен с подложкой 2 через электроизоляциоццую прокладку 4.1Наружный электрол 5 сегментов электрически соедццец с металлической пластиной стакана 1, внутренний - с подложкой 2. Питающее напряжение подается через выводы б, 25Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.Питающее цапряжение через выводы 6 подается ца электроды полых пьезокерамических сегментов цилиндров 3, 30 вследствие чего оци совершают иэгибные колебания на их резонансных частотах колебаний. Через место скрепления сегментов цилиндров 3 со стаканом 1 изгибцые колебания передаются последнему, в котором также возбуждаются иэгибцые колоб цция. Параметры нов