Пъезоакустический преобразователь

(45) Дата опубликования описания 01.02.78. Кл 2 Р 15 С 1/04 Государственный комитет оеета Министров СССР(53) УДК 621-525(088.8 делам изсбратеннй и открытий 72) Авторы изобретен сов, А, А. Ерофеев и О. И, Иванов А. А 1) Заявитель нинградскии ордена Ленина политехническии институ им.М. И. Калинина(54) БЬЕЗОАКУС 1 ИЧЕСКИй 1 РЕОБРАЗОВА 1 ЕЛ Изобретение относится к ооласти пневмоавтоматики, а именно - к устройствам для ,преобразования разнородных физических сигналов в комбинированных системах и может быть использовано, например, в различных электропневматических системах управления.Известны устройства для преобразования разнородных физических сигналов путем турбулизации струи электростатическим полем 1. Электрический сигнал преобразуется в этих устройствах в пневматический за счет движения свободных зарядов при коронном разряде, возникающем между электродами, к которым приложено высоковольтное напряжение. Однако необходимость использования высокого напряжения для поддержания коронного разряда затрудняет непосредственную связь преобразователя с низковольтной управляющей частью системы и требует применения специального высоковольтного усилителя. Кроме того, в этих устройствах возможен пробой рабочего промекутка, а ток коронного разряда зависит от параметров рабочего тела (температуры, влажпостп, давления),Наиболее близким к изобретенио техническим решением является устройство, содержащее соосно расположенные питающее и приемное сопла и находящуюся между ними рабочую камеру с диффузором, в которой параллельно оси сопл размещен пьезокерамичсскпй излучатель 21. Однако, в таком устройстве из-за неудовлетворительного акустического согласования приспособления, выра батывающего акустические сигналы, происходят акустические потери, и оно характеризуется низкой эффективностью использования источшка акустических сигналов.Цельо пзооретения является улучшение эк сплуатационных характеристик преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в рабочей камере за пьезокерамическим излучателем выполнена замкнутая воздушная полость, в которой установлен подвижный 15 поршень.На чертеже приведен предлагаемый пьезоакустический преобразователь электрического сигнала в перепад давлений газа, разрез.Электрический сигнал в виде низковольтно го напряжения (- с частотой ф подается отзвукового генератора на пьезокерамический пзлу атель 1, установленный в рабочей камере 2 с диффузором 3. В питающее сопло 4 поступает рабочее тело (газ) под давлением 25о. Из распо:Ожсппого соосно с питающимсопло Пр:е.Ого сопла 5 Газ поступает к исполтс,:ному элементу (на чертеже не показан. Перемещая поршень б с помощью ванга 7 осущссвляют настройку собственной 30 частоты рабочей камеры совместно со струей590503 Гс/ 11 Изд. М 185 ирак 907 Заказ 3251/7 одписио Типография, пр. Сапунова,на фиксированную частоту 1 ф. Диффузор 3 с большим углом раскрытия служит для отклонения турбулизованной струи, устранения остаточного давления в,приемном сопле и, следовательно, увеличения крутизны статической характеристики преобразователя. Увеличение интенсивности акустического излучения от пьезокерамического излучателя в рабочую камеру 2 достигается с помощью замкнутой воздушной полости 8, линейный размер которой по длине равен половине длины волны в газе. Для подстройки акустического излучения на максимум в полости 8, размещенной за излучателем 1, установлен подвижный поршень 9, регулируемый винтом 1 О. Пьезокерамический излучатель 1 может быть выполнен в виде прямоугольной (квадратной) пластинки или в виде цилиндра с питанием от звукового генератора 11, Допустимы конструктивные варианты рабочей камеры (она может быть выполнена с отклоняющей стенкой, острой кромкой и т. п.).При подаче низковольтного напряжения Ув от генератора 11 на излучатель 1 последний излучает в рабочую камеру 2 звуковые колебания, которые, отражаясь от поршня 6 и накладываясь на падающую звуковую волну, образуют при совпадении резонансной частоты 1 р рабочей камеры совместно со струей с частотой 1 ф звукового генератора акустическое поле большой интенсивности.Равенства р=1 ф добиваются перемещением поршня 6 с помощью винта 7. Давление питания Ро и размеры рабочей камеры выбирают так, чтобы струя при отсутствии звукового поля была ламинарной по всей длине камеры и не касалась горловины диффузора 3. При этом в приемном сопле 5 устанавливается давление высокого уровня Р,. Под воздействием интенсивного звукового поля на ламинарную струю она турбулизуется, увеличивается угол ее расширения и струя заполняет диффузор 3. Из-за большого угла раскрытия диффузора струя течет вдоль образующей диффузора, не попадая в приемное сопло, давление в котором падает практически до 5 нуля. При изменении входного напряжения отнуля до У давление в приемном сопле при 1 ф=1 р уменьшается от Р, до О. После снятия с 7 в ламинарность струи восстанавливается и давление в приемном канале снова возраста ет до Р,.По сравнению с известными преобразователями разнородных сигналов предлагаемый обладает следующими преимуществами: низковольтный сигнал управления, что позволяет 15 непосредственно стьпсовать преобразователь суправляющей частью электропневматических систем управления; универсальность, обусловленная возможностью управления сигналами по напряжению и частоте; конструктивная 20 простота, высокая надежность и легкость настройки. Формула изобретенияПьезоакустический преобразователь, содер 25 жаший соосно расположенные питающее иприемное сопла и расположенную между ними рабочую камеру с диффузором, в которойпараллельно оси сопл размещен пьезокерамический излучатель, о т л и ч а ю щ и й с я тем,80 что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик преобразователя, в рабочей камере выполнена замкнутая воздушная полость, размещенная за пьезокерамическим излучателем, в которой установлен подвижный85 поршень,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Елимелих И, М. и Сидоркин Ю. Г.Струйная автоматика (пневмоника). Л., Лен 40 издат, 1972, с. 142.2. Патент США3311122, кл. 137 - 81,5,1970.