Резонансный электромеханический преобразователь

ни 685354 Союз Советских Социалистицеских Республик(22) Заявлено 03.05.78 (21) 2613033/18-10 присоединением заявки-осударптеенныи кемитет СССР по делам изобретений н открытийОп вано 15.09.79. БюллетеньДата опубликования описания 25.09.7 В. С. Марголин, Б. Х. Мечетнерлопотунова(54) РЕЗОНАНСНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ атериал сопротив истваеобразспольз и конц тувеличея.длагаемомпреобраль выполонцентрат й льнои звукентраторе и н описываемый амическим возиз возбудите мические шай орый посредст состо ьезоклик,Изобретение относится к области ультразвуковой техники, а именно, к электромеханическим преобразователям и может быть использовано в ненагруженных и слабо нагруженных ультразвуковых устройствах, например, для модуляции интенсивности излучения оптических квантовых генераторов в светолучевых станках, а также в ультразвуковых инструментах для сварки тонких полимерных пленок и для некоторых видов хирургических операций.Известен электромеханический преобра- то зователь, содержащий возбудитель из пьезоактивного материала и концентратор, при этом размеры возбудителя и концентратора выбираются равными полуволновой длине на резонансной частоте 11.Недостатком известных электромеханических преобразователей является невысокий коэффициент преобразования.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является резонансный электромеханический преобразователь, со держащий стержневой возбудитель из пьезоактивного материала и ступенчатый концентратор с четвертьволновой выходной частью, волновое сопротивлениекоторого не превышает волновоголения материала возбудителя 2Недостатком известного устроляется невысокий коэффициент прния вследствие неоптимального иния волновых свойств возбудителяратора.Целью изобретения являетсяние коэффициента преобразованиЭто достигается тем, что в пререзонансном электромеханическомзователе концентратор и возбудитеиены с соотношением длин" = (1,25-;2,25) фЕк, Ф - длины соответственно ки возбудителя;Л, Л - длина продоволны соответственно в концбудителе.На чертеже предста влепреобразователь с пьезокербудителем.Преобразователь итля 1, содержащего п ерабы 2, собранные в сто котвом болта 3,шляпкой диаметром, равнымдиаметр) шайб 2, через шайбу 4 из пассивного материала жестко соединен со ступенчатым концентратором 5, Длина пьезокерамического возбудителя 1 равна В, а длинаконцентратора 5, выполненного из материала с волновым сопротивлением, не превышающим волнового сопротивления возбудителя, например, из алюминиевого сплава,равнаПри этом тонкая часть концентратораравна четверти длины продольной звуковоЙ 1 еволны в концентраторе, а на ее рабочемторце приклеивают зеркало 6 для модуляциилазерного излучения.Кроме того, место соединения болта 3и концентратора 5 расположено в узле ме 15ханических напряжений, т. е. на расстоянииполовины длины волны от рабочего торца.Пьезокерамические диски поляризованы потолгцине, имеют металлизированные боковые поверхности, которые поочередно соединены друг с другом и посредством проводни- локов 7 и 8 присоединены к источнику питания9. При этом длину возбудителя 1 и концентратора 5 выбирают согласно данному предложению,Устройство работает следующим обраизом.Генератор насграивается на резонанснуючастоту по максимуму амплитуды рабочеготорца концентратора 6. При этом выбирается частота, например, соответствуюгцаявторой гармонике колебаний. Усиление механических колебаний в предлагаемом резонансном электромеханическом греобразователе происходит, кроме известного технического решения в месте перехода толстой ступени в тонкую, дополнительно в месте скачка3 зволновых сопротивлении материалов возбудителя и концентратора при сравнительнослабом уменьшении вынуждающей силы возбудителя.Повышение коэффициента преобразоваюстигается тем, что место соединения ц возбудителя и концентратора работает как своеобразный ступенчатый концентратор.Использование предлагаемого резонансного электромеханического преобразователя позволяет существенно повысить эффективность ультразвуковых систем, использующих такие преобразователи, так как например, при заданном токе в обмотке возбудителя у предлагаемого преобразователя значительно повышается колебательная скорость, а следовательно, и амплитуда колебаний на его рабочем торце по сравнению с обычно используемыми и электромеханическими преобразователями.Формула изобретенияРезонансный электромеханический преобразователь, содержащий стержневой возбудитель из пьезоактивного материала и ступенчатый концентратор с четвертьволновой выходной частью, волновое сопротивление материала которого не превышает волнового сопротивления материала возбудителя. отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования, концентратор и возбудитель выполнены с соотношени. ем длин- " = (1,25-:2,25) фк, 1 - длина соответственно концентратора и возбудителя;Л Л - длина продольной звуковой волны концентратора и возбудителя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Голямина И. П. Магнитострикционные излучатели из ферритов, Источники мощного ультразвука. Наука, М., 1967. с. 142 - 146.2. Марков А. И. Резание труднообрабатываемых материалов при помощи ультразвуковых колебаний. М., 1962, с. 76 - 77 (прототип) .Е. Артамонов говая К Помитета СССоткрытийкая наб., д.д, ул. Проек 45ая, 4 Составитель Редактор С, Хейфиц Техред О. Лу Заказ 5353/11 Тираж 585 ЦН ИИ П И Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж - 35, Рауш филиал П П П Патент, г. Ужгоро