Приемный электроакустический преобразователь

Сооа Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 05.03.75, Бюллетень ЛЪДата опубликования описания 19.12.75 51) М. Кл. Н 04 г 17/О В 06 Ъ 1/00сурарственныи комитет вета Министров СССР о делам изобретений 53) УДК 534,222(088.8) ткрытий Авторыизобретения Е, В. Литвинов, В, А. Пирогов, Е. Сгде Ль г,2 и сопротивлени четвертьволНа фиг, 1 разователь; г,о - соотвя материалового слоевизображенна фиг. 2 -волновыелнового и мый преобая характеИзобретение относится к ультразвуковомуприборостроению и может быть использованопри конструировании приемных электроакустических преобразователей, работаюпих,например, в жидких средах.Известны приемные электроакустнческиепреобразователи, содержащие пьезоактивныйэлемент и чствертьволновый согласующшслой.Недостатком известны преобразователеиявляется значительное понижение чувствительности гри согласовании в широкой полосе частот, что ограничивает возможность применения подобьх преобразователей.Цель изооретсния - повышение чувствительности приемных преобразователей присохранении ширины полосы пропускания.Для этого предлагаемый преобразовательснабжен вторым согласующим слоем полуволновой толщины, причем согласующие слоивыполнены из материалов, волновые сопротивления которых удовлетворяют следующему условию:0,3 г(г, (г,о з рпстика. Преобразователь содержит пьезоактивный элемент 1, четвертьволновый слой 2полуволновыи слои 3.Повышение чувствительности прсобразователя с допо;.пптегп:ых полуволновым слоем в заданной;оп "се частот основано на более благопрпя.чой т оансфорханни входного акустич;ского пмпсданца преобразователя, приводящей к увеличен;по коэффициента прозрачп.,стп границы раздела преобразователь - среда, которому пропорциональнаНапример преобразователь с одним четвсртьволповым слоем имеет шир.,у полосы Л н чувствительность на частоте резонансар 1(/р) =4 ф,(1 р) ,где Л - постоянный коэффициент, а 1 т" коэффициент прозрачности входной поверхо ности преобразователя (фиг. 2, кривая а).Если взять четвертьволновый слой с меньшим волновым сопротивлением, то коэффициент прозрачности входной поверхности на частоте резонанса и, следовательто, чувствительность будут больше (кривая б), по при этом уме и:шится шпрппа частотной характеристики до велчь Л/ь Чтобы ширина характеристик осталас прекне равно Л/, и сохранилось высокое значение чувствительност,цо, необходмозменить па 1 аметры прс обрйзоВйтсля (ВходноЙ ак) стическиЙданс), применив, например, слой с соотвстстВУЮИ 112 И ПЯРс 1 МСТР 2 МИ. Ь,ЯК ПЗВССТНО, ТОЛЬКО Г;олуВО)Новый СЛОЙ нс меняет знячспп 5 коэ 1)- фиЦПЕНТЯ ПРОЗРЯЧНОСТН, СЛЕДОВсТс,Пэно, ОЛШИНЯ СЛОЯ ДОЛКПЯ ОЫТЬ ПОЛУВОЛОБО ПО йстотс,)сзопйпсй прсобрйзовсчте)15. Вслповос ж" сопротпв)снис )1 ч срп 221 Я сг 051,Олкпо бь 1 ть Таким, ЧТОбЫ КОЭ 1)рпциепт П)Сзрс 1 ЧПОСТП Ня краях за 2 РнОй полосы был бы гышс, тйк ТобЫ ПОЛ)СП".5 ИП)11:с ПОЛОСЬ ОК 232 тяСЬ равной Л;. Это воз.",окпо только в том слу- ЧЯС, ССЛН "Ыо.)аГЬ В 0,1 НОВОС СОППОТИВЛСППС мятсрпйл полувочнового слоя мепыппм волновоО ( опротпвлснпя средь,110 лучсня 51 В рсз1 ьтятс ястотнйя хРря 1:, - тсппстпкй пзООРЯжснй псч 1)ИГ. , кРп)251 3. Точные параметры слоев (г и г 2) рассчнтывйОтея пз ) словиЙ для коэффпцпстй прозрй- ,ОСТИ, Зс:с 1 ППЫХ Нс 1 РСЗОНЯНСП 01 РС 10 С Н ПЯ О,ПО, 3 КРс 1 СБ ПОЛОСЫ, с 1 1 МС 11 О;мех. 021; (1: 1 (Р 2 . - БолнОВые толщины пер. Бого:, второго соласующих слоев Ра краю ПОГ 10 СЫ; и 12 ТОЛЩИНЫ СОГГ 1 с 1 суЮЩих СЛОСБ, СМ;С, и С 2 -- ско;) ос ги звука В согласующих слоЯХ, СзСЕК;г, - волновое сопротивление среды, изкотОрОЙ 1)яспростр 2 нястс 51 звуковаяВО П 12 МСХ 021,1 - частота резонанса преобразователя,СООТВСТСТВУОЩЯЯ ССРС;ННЕ ПОТОСЫ,ГЦ;1),л- максимально возмокная величинакоэффпиен а прохождения по эпергпп гра;шцы рязлсля прсоб)разователь- - срс;а нй частоте /р.ЛпсЛ 3 НЯ СОВССТПОС 1 Ь СИСТЕМЫ РЯВНЕНИРопОситсльно г и г. позволяет установитьрсдслы измснсшш зпачсшш г и г 2, при которь 1 х достпЯетс 51 ПОБышсние чувстВителы 10- стп прп сохранении юлосы.11 ределы изменений г и г 2 должны бытьгде 1 - резонансная частота, 1 - частота края полосы, а - зпачаие коэффициента прозрачности на частотс резонанса, В развернутом виде эти услошя пмсот Вид:8,(9 ( - ь ,1) (ь ",о) 12 с)+ Яго 1 я ;ф о+ Й оЯ о 3где г и г 2 - соответствующие иско):ыс ЗнсЧЕННЯ ВОЛНОВэХ СОП 1)ОТИВЛСППИ ХЯТСРИ- лов согласующих слоев, мех. ом; ( и х - соотвстственпо активная н реактивная составЛяОЩИС ВХОДНОГО Я,сСТсЕСКОГ) ПМПС;йпц 2 пй чйстотс /,:, соотвстств) ощсй краО полосы, мсх. ом; г - активная составлпоп,йя входного импсдящя па частоте 1, соогвстствуощсй середине полосы (реактивная равна нуепо),0,3.о(- (со(со.,2 соГ 15 я получения максимально Возмоиного увеличения чувствительности неооходимо для 3) кяж ОГО копкретп 010 случая ряссчптызять ТосНЫЕ ЗНЯЧС 1 ИЯ г 1 И г 2 РЕШЯЯ ГР 2 фИЧЕСКИ СИСТСМУ 1 Рсн)НС:И. 1 рсдмст изобретения1111;сзПЫЙ эгскроаксстиоеск прсобрйзоВтсгь, Вклочяющии пьс 3021(тиВпыи элс;1 сптс:)ТВЕРТЬВОЛНОБЫЙ Ссэг)ЯС Ющнй СЛОЙ,Л Н 1 2 10 Щ И й С Я ТСМ, о 1 ТО, С ЦСЛЬЮ ПОВЫШСПИЯ УВСтснтСЛЬПОСти ПРП СОХРаНЕНИИ ШИРИНЫ полось: пропуска;ия, он сябжен зторым согласующим слоем Г:олуволновой толщины, причем согласующие слои выполнены из материалов, акустические сопротивления кото.; рых удои)Створяют следующему условию:0,3 с о ( : ( го ( го (2 гогде г, г, и г, - соответственно волновыс 5) СОПРОТИВЛСНИ 5 Мс 1 ТСРПЯЛОВ ПОЛуВОЛНОВОГО Нчетвсртьволпового слоев и среды (в мех. ом),