Ультразвуковое излучающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт,.свид-ву(22) Заявлено 100480 (21) 2909538/18-10 Р 1 М. Кл. с присоединением заявки Мо -В 06 В 1/06Н 04 В 17/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.09. 82 О.И. Бабиков, В.П Огнев, С.Г. Догадкин и Н.Б. Полевая г(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский и технологический институт токоввысокой частоты им. В.П, Вологдина(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗЛУЧАЮЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к приборам для излучения ультразвуковых колебаний и может быть использовано в электротехнической, химичес-. кой промышленностях и судостроении для контроля с локацией через газовую среду уровня жидкости и сыпучих тел.Известно устройство, содержащее ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, включающий трехслойный пакетный датчик с центральным стягивающим болтом и гайкой- накладкой, и систему крепления к емкости (1,Однако такое устройство ввиду большой .разницы в акустических со= противлениях излучающей накладки и воздуха не согласовано с рабочей средой и поэтому имеет большие потери излучаемой энергии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковое излучающее устройство, содержащее пакетныймногослойный пьезопреобразователь,концентратор с мембраной и рупор, причем между мембраной и излучающей поверхностью преобразователя устаиовлен перфорированный экран (2).Недостатком известного устройства является низкий КПД при работе в газовой среде вследствие того, что перфорированный экран ослабляет передачу колебаний.Целью изобретения является увеличение КПД устройства при рабове в газовой среде.Цель достигается эа счет того, что в ультразвуковом излучающем устройстве, содержащем пакетный многослойный пьезопреобраэователь, концентратор с мембраной и рупор, концентратор выполнен в виде кольцевой втулки с фланцем, жестко прикрепленной к боковой стенке излучающей накладки пьезопреобраэователя, рупор прикреплен к фланцу кольцевой втулки, а мембрана выполнена с центральным отверстием и жестко закреплена на фланце на расстоянии половины длины ультразвуковой волны в газовой среде от излучающей накладки пьезопреобразователя, причем диаметр центрального отверстия мембраны превышает ее толщинув 7-12 раз.На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства.95 б 048 ИИПИ Заказ 6888/9раж 495 Подписное Патент",ул.Проектная,4 Филиал П г. Ужгор Устройство содержит пакетный преобразователь 1, состоящий из излучающей накладки, выполненной за одно целое с центральным стягивающим болтом, набора кольцевыМ пьезопластин 2 и отражающей гайки 3, обычно выполняемой из материала с большим акустическим сопротивлением, например вольфрамового сплава. На боковой стенке излучающей накладки 4 преобразователя жестко закреплен (например, на тугой или горячей посадке) концентратор 5 в виде кольцевой втуз(ки с Фланцем, на котором жестко закреплены мембрана 6 с центральным отверстием, образующая подмембранный объем 7, и рупор 8; Расстояние от мембраны 6 до излучающей накладки 4 устанавливается равным/2. При наличии центрального . отверстия в .мембране его можно счи-. тать резонатором Гельмгольца (без горла), совершающим колебания на нечетных гармониках, поэтому оптимаЛьное его возбуждение будет при выполнении диаметра центрального отверстия мембраны в 7-12 раз большим ее толщины. Устройство работает следующим образом,При подаче на пьезопластины 2 пакетного датчика радиоимпульса с частотой заполнения, соответствующей его,резонансной частоте, пьеэопластины работают на растяжение-. сжатие, преобразуя электрические колебания в акустические. С помощью жестко закрепленного на торце преобразователяконцентратора 5 колебания усиливаются за счет трансформации поршневых, толщинных колебаний пакетного многослойного преобразователя в иэгибные колебания тонкой мембраны 6, имеющейся на торце концентратора 5, с дополнительнымиспользованием резонансных свойствподмембранного объема 7 и суженияхарактеристики направленности, осуществляемого колеблющимся на торце5 концентратора рупором 8,Последовательное согласованиесопротивления излучения пакетногопреобразователя 1 с мембраной кон/центратора 5, затем с горлом10 рупора 8 позволяет значительно увеличить КПД излучения (и приема),что дает улучшение передаточной функции приемно-излучающего тракта иобеспечивает высокую эффективность5 работы таких преобразователей ввоздушной среде.Формула изобретенияУльтразвуковое излучающее устройство, содержащее пакетный многослойный пьезопреобраэователь, концентратор с мембраной и рупор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения КПД при работе в газовойсреде, концентратор выполнен в виде25 кольцевой втулки с фланцем, жесткоприкрепленной к боковой стенке излучающей накладки пьеэопреобраэователя, рупор прикреплен к фланцукольцевой втулки, а мембрана выполО иена с центральным отверстием ижестко закреплена на фланце на расстоянии половины длины ультразвуковой волны в газовой среде от излучающей накладки пьезопреобразователя, причем диаметр центрального отверстия мембраны превышает ее толщину в 7-12 раэ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР4 О 9 347093, кл. В 06 В 1/06, 1970.2, Авторское свидетельство СССР9 328948,кл, В 06 В 1/061970 (прототип)