Ультразвуковой преобразователь

1) 595880 Союз Советских Социалистические Республнн(45) Дата опубликования ОцГсдипя 23.03.78ЙсудЬрстеенный комитет бенета Министров СССР по делам изобретенийн отирытнй 53) Г,К 620 179 16(71) Завитезь Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых измерительных приборах, в частности в медицинских диагностических приборах, дефектоскопах, толщиномср ах.Известен монолитный пьезокерамический преобразователь 11, состоящий из двух плоскопараллельных электродов и акустической ловушки.Недостатком преобразователя является то, что задний электрод является источником паразитной ультразвуковой волны, которая с помощью отражающих поверхностей направляется в акустическую ловушку. Для выполнения этого требования необходимо, чтобы расстояние между плоскопараллсльпыми электродами было не меньше заданной величины, из-за чего напряженность электрического поля внутри преооразоватсля и соответственно коэффициент прсобразовяцця полуа- ются небольшими.Наиболее близким по технической суцности к изобретенио является ультразвуковой преобразователь 2, содержащи поляризованный по длине пьезоэлектрический стержень с электродами, нанесенными цд его торцовую и боковую поверхностц. и демпфер, выполненный в виде единой конструкции с пьезоэлектрическим стержнем. 111 ирокополосность преобразователя достигается за счет неоднородностц электрического поля. Для получения узкой диаграммы направленностии)еобрдзогдтсля необходцзоВслц чивать диаметр стержня, вследствие чего прцзаданной амплитуде Возбуждающего электрцческого напряжения уменьшается напряженщость электрического поля внутри преобразователя. )то вызываст уменьшение ам плцтуды волны, излучаемой в рабочуо среду,т. е. снижает коэффициент преобразования прсооразоватсля.Цель Изобретения -- увелцченцс коэффициента прсоорязогяния ультразвукового преоб рдзователя.Это лостцгастся тем, что на торце стержняВ 11 ПО,1 Сцд СПИ",)Д,1 ИДЯ КЭИЯВКЯ С ИИССНЦ 1 Х п 1 се боковО поверхность )лкт 10 лом, элскГ 1)цсски соелисии 11 м с элскт 10:Ом н 1 Ооко 20 ВО Повс)хцости сс;)ж:.; 11 изоли 1)В 1 пнь 1От торцового электр);а.1 д фцг. 1:Окдзя предлагаемый црсобразовГсл, проОл,ыи рд;)сз; и 1 1)ПГ. 2 прслставлсид торцовая часть преобрдзоватспд фи , ;и 1 1 п1 ид ф 11.В , Вс ПчиПО) Вплс с рд,.про слснсм с 1 ловых линий элсктрического 1 Оля.П)собразод Гс;1, солсржит иь;1 оэ;с.1)исский и)ол)л:.о поляризованный цил 1.и:ри с ни 1 сс 1 жси , ияппи,с 1 из кс 11 мпкц%,д 2 к=о" дУ г: О типа ЦТС, на торцовой поверхности которого сделана спиральная канавка. Боковая поверхность канавки покрыта токопроводящим электродом 2, который имеет электрический контакт с кольцевым электродом 3 на внешней поверхности стержня 1. Торцовая часть стержня покрыта токопроводящим электродом 4, е имеющим электрического контакта с электродами 2 и 3.Преобразователь работает следующим образомм.Г 1 ри подаче электрического напряжения между электродами 2, 3 и торцовым электродом 4 в каждом сечении спирального выступа возникает электрическое поле (распределение силовых линий поля изображено на фиг. 3, где Е Е.- - компоненты вектора напряженности электрического поля) . Источниками ультразвуковой волны и пьезоэлемента являются то его участки, гдедЕдУ (Езз) 7 О(А - пьезомодуль) . Указаш 1 ое условие остается в силе и для других компонент электрического поля и пьсзомодуля.В частности, в предлагаемом преобразователе источником ультразвуковой волны является только передняя грань, поскольку Эта грань создает две ультразвуковые волны, распространяющиеся соответственно впьезоэлектрический стержень и в рабочуюсреду, которая контактирует с торцовой спиральной поверхностью. Волна, распространяющаяся вглубь стержня, в нем поглощается.Таким образом, пьезоэлектрический стерженьвыполняет и функции согласованного демпфера, составляющего единое целое с генерирующей частью преобразователя. Из-за этого впрсобразоватсле отсутствуют многократноотраженные ультразвуковые волны.Амплитудное значение колебательного давления в рабочей среде равноР= еЕ 2,2Л 1 + 2,где е - пьезокопстапта;Ег. - величина компоненты электрического поля прп Я=О; Л и Ео - - волновые акустические сопротивления соответственно раоочей среды и пьезоэлектрического материала. Увеличение коэффициента преобразования5РК= -(У - возбуждающее электрическое напряжение) по сравнению с известным преобразователем в предлагаемом достигается за счет размещения электродов на боковых стенках канавки, сделанной в пьезоэлектрическом стержне. Благодаря этому значительно увеличивается напряженность электрического поля у торцовой поверхности преобразователя при той же Величине возбгждающего электрического напряжения, что в свою очередь вызывает увеличение коэффициента преобразования КМеняя ширину и шаг спиральной канавки,можно получить электрический импеданс преобразователя, наиболее подходящий для возбуждающего генератора. При этом широкополосность преобразователя остается нспз менной. При работе с электропроводящимижидкостями спиральная канавка заполняется электроизоляционным материалом, например эпоксидной смолой. Формула изобретения Ультразвуковой преобразователь, содержа 35 щий поляризованный по длине пьезоэлектрический стержень с электродами, нанесеннымипа его торцовую и боковую поверхности, идемпфер, выполненный в виде единой конструкции с пьезоэлектрическим стержнем, о т 40 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования, на торцестержня выполнена спиральная канавка с нанесенным на ее боковую поверхность электродом, электрически соединенным с электродом45 на боковой поверхности стержня и изолированным от торцового электрода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство434623, кл.50 Н 04 Я 17/00, 1972.2. Лвторское свидетельство539265, кл,Сс 01 Е 29/00, 1975./1 Х л у г Составитель Е. Артамоновадактор Т. Рыбалова Тскред Л. Гладкова корректоры: Л. Котова п И, Позняковская каз 190/17НПО Тираж 820Совета Министров СССРй и открытийушская наб., д. 415 Изд,299 осударственного комитет по делам изобретен 113035, Москва, Ж.35, Ра