Ультразвуковой преобразователь для приема акустических сигналов

Союз СоветскизСоциалист имескизРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ оц 680202(23) Приоритет 51) М. Кл,Н 04 В 7/ Гасударственный кометет СССР кв делам кэаервтеккй к еткрыткй(088.8) Опубликовано 15.08.79. Бюллетень Ж 3 Дата опубликования описания 19.08.79 12) Авторы изобретения А. Т, Косилов, А. Н. Ивакин, А. И. Аверьянов и А. Е. Коренцви(71) Заявитель оронежскии политехническии институт(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИЕМА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к области техническойакустики и предназначено для приема ультразвуковых волн широкого спектра при различныхисследованиях акустическим способом, в частности, в ультразвуковой дефектоскопии в низкочастотном диапазоне. 5Известны ультразвуковые преобразователи,состоящие из активного пьезоэлектрическогоэлемента и пассивных металлических накладокс помошью которых снижают резонансную частоту преобразователя 11), 1 ООднако такие преобразователи узкополосные,Наиболее близким по технической сущностик предложенному является ультразвуковой пре. образователь для приема акустических сигналов, содержащий размешенный в корпусе пьезокерамический активный элемент с волноводом и согласующий накладкой, установленной на его .тыльной поверхности 2).Недостатком этого преобразователя является низкая чувствительность, являюшаяся следстви ем его полной апериодичности, а также большой угол диаграммы направленности принимаемого им излучения, зависяший к тому же от длины волны принимаемого сигнала. Указанный недос. таток не позволяет принимать слабые акустичес. кие сигналы, а большой угол диаграммы напрев. ленности снижает точность его работы и делает затруднительным определение направления принимаемого излучения.Цель изобретения - повышение чувствительности устройства путем выравнивания его частотной характеристики н сужения диаграммы направленности,Цель достигается тем, что согласуюшая накладка выполнена в виде набора акустически изолированных друт от друта колец с различной толщиной, меняюшейся от центра к периферии.Изобретение поясняется чертежом.Пьезоэлектрический преобразователь состоит из активного пьезоэлемента 1, нагруженного на согласуницие накладки 2 и 3, прокладок 4 из звукопоглошаюшего материала и корпуса 5,Накладка 3 одновременно выполняет роль приемного волновода. Накладка 2, размещенная с другой стороны активного элемента, состоит из акустически изолированных друт от друга колец различной толщины. Каждый из участков,680202 Формула изобретения 15 НИИПИ Заказ 4649/56Тираж 775 Подписное Филиал ППП "Патент", Ужгород, ул, Проектная,4 3резонируя на своей частоте, позволяет сформировать плоскую частотную характеристику преобразователя,Расчет толщины колец производят следующимобразом,Требуемый спектр ультразвукового диапазонаразделяют на заданное число равных участков идля средней частоты каждого из них по известным формулам 13), расчитывают толщину резонирующих накладок, Так как весь излучаемыйспектр разделен на одинаковой ширины участки,то все накладки имеют равную активную площадь, что способствует выравниванию частотнойхарактеристики преобразователя.Участки, реагирующие на низкочастотныесоставляющие принимаемого излучения, смещены от центра преобразователя к периферийнымобластям такчто апертура каждого из них (от.ношение диаметра д к длине принимаемой вол-ны Л) ВО Всей рабОчеи полосе Остается постоян.ной, сужал и выравнивая по всему рабочемуучастку диаграмму направленности приемногоультразвукового преобразователя.Для акустического согласования материалаактивного элемента и накладок необходимо, что.бы акустические параметры их (скорость звукаС, плотностьуи акустическое сопротивле 11 иеЯС)были равны или близки по значению. В этомслучае тело преобразователя акустически Одно.родно и будет резонировать как сплошное.При выборе в качестве материала активногоэлемента пьезокерамики ЦТС - 19:Я 7,3 г/смС = 3,5-4) 10 м/сРС Р 56 292) 104накладки изготовляют из цинка с параметрами:Р = 7,2 г/см4 1,10 зрС: 2,9,10 4Прокладки 4 из звукопоглощающего материала осуществляют акустическую развязку корпу.са 5 от вибратора,Применение предлагаемого изобретения позволит получить приемный ультразвуковой высокочувствительный преобразователь с равномернойчастотной характеристикой в широкой полосечастот и узкой диаграммой направленности при;ема, одинаковой по всему участку рабочего10 спектра частот, что является необходимым условием для акустических исследований,Ультразвуковой преобразователь для приемаакустических сигналов, содержащий размещенный в корпусе пьезокерамический активный элемент с волноводом и согласующей накладкой, установ ленной на его тыльной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства путем выравнивания его частотной характеристики и сужения диаграммы направленности, согласующая накладка выполнена в виде набора акустически изолированных1 друг от друга колец с различной толщиной, меняющейся от центра к периферии, . Источники информации, принятые во вниманиеЗО при экспертизе 1, Глозман И, А, Пьезокерамика,.М,"Энер.гия,"1972, с, 103,,2. Авторское свидетельство СССР Мф 512602,35 кл, Н 04 В 17/00, 1974 (прототип),.3. Гершгал Д. А., Фридман В, М. Ультразвуковая технологическая аппаратура, М.; Энергия 1976, с. 65.