Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 374688 Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 27.111.1971 (нй 1683375(26-9)с присоединением заявки-Приоритет -Опубликовано 20,1 П.1973, Бюллетень15Дата опубликования описания 13 Х 1.1973 М. Кл. Н 01 ч 7/00 Комитет по делам изобретений н открытий при Совете тлинистров СССРУДК 534,232(088.8) Авторыизобретения П. И. Коваленко и Л, Р. Федорова Харьковский авиационный институт Заявитель ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕС ПРЕОБРИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОВАТЕЛЪ ктцвпости водные наприИзобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устрой: ствах для получения ультразвуковых колебаний большой интенсивности при ультразвуковой обработке металлов и сплавов,Известные ультр азвуковые преобр азователи состоят из чередующихся слоев пьезоэлектрического и электропроводящего материала, причем толщина каждого слоя равна половине длины волны, В таких преобразователях в качестве электропроводящего слоя используются твердые материалы, например металлы. Слои между собой склеиваются.)Кесткое соединение пьезоэлектрических и электропроводящих слоев между собой приводит к тому, что при работе на больших мощностях, когда преобразователь сильно нагревается, вследствие различия термических коэффициентов расширения материалов возникают большие напряжения в пьезоматериале, что приводит к снижению эффективности его работы и даже к разрушению.Использование в качестве электропроводящих слоев твердого материала приводит к дополнительным потерям механической энергии из-за возникновения паразитных колебаний в металле вследствие трансформации продольных волн в поперечные и рассеяния колебаний кристаллитами.Целью изобретения является повышение мощности излучения, эффе и стабильности работы.Это достигается тем, что электропро слои выполнены из жидкого металла, мер сплава галлия.На чертеже изображен предлагаемый преобразователь,Он содержит чередующиеся диски 1 из пьезоэлектрического материала толщиной вполовину длины волны на данной частоте, электропроводящие слои 2 из жидкого металла, толщина которых равна целому числу волн и определяется высотой опорных герметизирующих колец 8.Опорные герметизирующие кольца, выполненные из материала, имеющего высокую теплопроводцость, например металла, склеиваются с пьезоэлементами при помощи эластичного клея, оци имеют отверстия для заливки жидкого металла во внутреннюю полость. Герметичность внутренней полости обеспечивается винтами 4. Электрическое напряжение возбуждения подводится к металлизированцым поверхностям крайних пьезоэлементов.Количество пьезоэлементов определяется акустическим сопротивлением нагрузки.Преобразователь работает следующим образом. Напряжение электрического возбуждения, прикладываемое к обкладкам крайних пьезо-.,лементов, равномерно перераспределяетПредмет изобретения 10 Составитель М. ПорфироваТекред Л, Грачева Корректоры Г. Запорожец,и О. Тюрина Редактор Т. Фадеева Заказ 249/893 Изд. И 353 Тираж 780 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил, пред. Патент ся между пьезоэлементами, вызывая механические колебания последних, Направление вектора поляризации каждого пьезоэлемента (на чертеже показано стрелками) выбрано так, чтобы обеспечить синфазность собственных механических колебаний каждого пьезоэлемента с бегущей волной в преобразователе и напряжением электрического возбуждения. Благодаря этому происходит сложение колебаний и в нагрузке возбуждаются ультразвуковые колебания с амплитудой, значительно больше той, которую можно получить от одного пьезоэлемента при таком же напряжении электрического возбуждения.Жидкий металл, например сплав галлия, заполняющий 1 прюстранспво между пьезоэлементами, обеспечивает надежную акустическую связь между ними, а также выполняет роль термоизолирующего слоя, отводящего тепло, выделяющееся в пьезоэлементах вследствие диэлектрических и механических потерь, через стенки опорных герметизирующих ко лец, наружная сторона которых омывается охлаждающей неэлектропроводной жидкостью, например трансформаторным маслом. Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь, содержащий чередующиеся диски из пьезоэлектрического материала и электро- проводные слои между ними, отличающийся 15 тем, что, с целью повышения мощности излучения, эффективности и стабильности работы, электропроводные слои выполнены из жидкого металла, например сплава галлия.