Приемник акустического давления

и.нт иФйже Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 242578(21) 2619250/18-10с присоединением заявки Мо(51)М. Кл.2 Н 04 В 17/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений,и открытий(54) ПРИЕМНИК АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для измерения параметров акустического поля в различных средах.Известны приемники акустического давления, содержащие цилиндрические активные элементы, жестко скрепленные с несущей конструкцией 1).Однако они являются невиброустойчивыми, что обусловлено несимметричным креплением активных элементов приемников к несущей конструкции. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 15 приемник, содержащий по крайней мере один цилиндрический активный элемент, жестко и симметрично закрепленный на несущей конструкции 2.В такой конструкции чувствительность приемника вибрации определяется разностью электрических напряжений, возникающих при действии вибрации на каждую из половин активного элемента. Величина этой разности в силу асимметрии реальной конструкции и разброса параметров пьезокерамики не равна нулю и тем больше, чем больше чувствительность к вибрации каждой из половин.30 Недостатками Этого приемника являются его недостаточно высокая виброустойчивость и чувствительность кдавлению,Чувствительность к вибрагии каждой половины активного элемента втаком приемнике из-за жесткой связис несущей конструкцией максимальнаи определяется в основном механическими напряжениями, возникающими впьезоэлементе в области крепления.Кроме того, жесткое закреплениеактивного элемента непосредственноза торцы его цилиндрических пьезоэлементов тормозит возникающие внем при действии звукового давлениярадиальные колебания и уменьшаеттем самым чувствительность приемника к давлению, по сравнению с пьезоэлементом, у которого торцы свободны. Следствием уменьшения чувствительности к давлению является ещебольшее снижение виброустойчивостнприемника.Целью изобретения является повышение виброустойчивости в продольномнаправлении при одновременном повьпении его чувствительности к давлению.Указанная цель достигается тем,что в приемник введены кольца изпассивного материала, установленные между цилиндрическими активными элементами и несущей конструкцией, и торцами жестко скрепленные с ними.На фиг. 1 схематически изображен прэдяагаемый приемник с одним активным элементом и эпюры распределения механических напряжений; на фиг. 2 - приемник с двумя активными элементами и эпюры распределения механических напряжений.Приемник содержит несущую конструкцию 1 с элементами крепления 2, к которым жестко через кольца иэ пассивного материала 3 прикреплены активные элементы 4, закрытые с торцов в случае двух элементов крышками 5,При воздействии на приемник осевой вибрации и звукового давления в цилиндрическом активном элементе возникают продольные и тангенциальные 20 механические напряжения. Причем продольные напряжения обусловлены действием как звукового давления, так и вибраций, а тангенциальные - только звуковым давлением. 25Продольные механические напряжения, обусловленные действием звукового давления, распределены в пьезоэлементе равномерно и .при рассмотрении виброустойчивости приемника не учиты-ЗО ваются.Распределения механические напряжения от осевых вибраций возникают в местах закрепления активного элемента к несущей конструкции и в этих же местах в результате торможения радиальных колебаний активного элемента наблюдается резкий спад тангенциальных механических напряжений.Выполнение этих участков из пассивных колец повышает виброустойчи вость приемника, так как в электромеханическом преобразовании не будут участвовать те области активного элемента, которые дают основной вклад в электрический сигнал при воздейст вии осевой вибрации и одновременно уменьшают чувствительность приемника к акустическому давлению. Снижение чувствительности в известном приемнике объясняется следующим. Известно, что электрическое напряжение П на электродах активного элемента, возникающее при действии звукового давления Р, а соответственно и чувствительность приемника к давлению пропорциональны отношению суммарного пьезозаряда Я к величине электрической емкости элемента С ( О - +),Поскольку в приемнике известной конструкции часть пьезоэлемента в области его крепления затоууожена, она не дает вклада в суммарный пьеэозаряд, а ее электрическая емкость оказывает шунтирующее действие на величину чувствительности. Выполнение этой частоты из пассивного материала увеличивает чувствительность приемника к давлению по сравнению с известным, так как пьезозаряд активного элемента практически не изменяется, а шунтирующее действие электрической емкости заторможенных участков отсутствует, При этом осевой размер кольца из пассивного материала зависит от размеров элемента и материалов активной и пассивной конструкции.Таким образом, предложенное техническое решение увеличивает виброустойчивость приемника при одновременном увеличении его чувствительности к давлению. Формула изобретенияПриемник акустического давления,содержащий по крайней мере один цилиндрический активный элемент, жестко и симметрично закрепленный на несущей конструкции, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения виброустойчивости в продольномнаправлении при одновременном повышении его чувствительности к давлению, в него введены кольца из пассивного материала, установленные между цилиндрическими активными элементами и несущей конструкцией и, торцами жестко скрепленные с ними.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ананьева А.А. Керамическиеприемники звука, изд, АН СССР, М.,19632, Пьезоприемники давления. Подред, Рахматулина Х.А. и др. изд. Ростовского университета, 1976, с. 10