Ультразвуковой преобразовательрадиальных колебаний

50 гости, меньшим эффективного модуля упругости материала пассивной накладки или с использованием жидкости.На фиг. 1 изображен вариант исполнения ультразвукового преобразователя с расположением упругих элемен-, тов и пассивных накладок на внутренней стороне пьезоэлемента, на фиг.2 - то же, с расположением упругих элементов и пассивных накладок на внешней стороне пьезоэлемента; на фиг.З - вариант исполнения упругого элемента с использованием слоя жидкости, на фиг,4 - упрощенная эквивалентаня элек тромеханическая схема УЗ преобразователя в режиме узлучения.Ультразвуковой преобразователь радиальных колебаний 1 фиг.1) содержит радиально поляризованный цилиндрический пьезоэлектрический элемент 1, упругие элементы 2, изготовленные в виде прокладок, например, из плас тического материала, и фпассивные, например, металлические накладки З.упругие элементы 2 расположены на внутренней цилиндрической поверхности пьезоэлектрического элемента 1 и ме ханически связаны с одной стороны с пассивными накладками 3, с другой - г, пьезоэлектричеким элементом 1. Указанный преобразователь излучает и принимает акустическую энергию боковой цилиндрической поверхностью.Работа преобразователя ясна из эквивалентной электромеханической схемы (Фиг.4),имеющая следующие обозначения: М 1 - масса пьезоэлектрического элемента, С 1 - гибкость пьезоэлектрического элемента; Р 1 - активное механическое сопротивление, в данном случае (для преобразователя фиг.1), определяющееся активной составлякицей сопротивления излучения, 40 М 2- масса пассивных накладок; С 2 суммарная гибкость упругих элементов; Р 2 - активное механическое сопротивление механических потерь, Р - источник возбуждающей силы. 45Другой вариант выполнения ультразвукового преобразователя радиальных колебаний показан на фиг. 2. Как и в варианте, изображенном на фиг.1, он состоит иэ радиального поляризованного цилиндрического пьезоэлектрического элемента 1, упругих элементов 2 и пассивных накла-. док 3, механически с ними связанных Отличие заключается в расположении упругих элементов 2 и пассивных накладок 3 на внешней стороне пьезоэлектрического элемента 1.Указанное отличие приводит к тому, что для преобразователя фиг.2) на эквивалентной электрической схеме 0 (фиг.4)сопротивление Р 2 определяется активной составляющей сопротивления излучения, а Р 1 - механическими потерями в пьезоэлектрическом элементе. При работе преобразователя вблизи резонансной частоты колебательного звена: упругий элемент пассивная накладка 1,на фиг. 4 С 2 и М 2 соответственно) эффективное значение активной составляющей сопротивления нагрузки пьезоэлектрического элемента будет больше активной составляющей сопротивления излучения, т.е. эквивалентное активное сопротивление контура С 2, М 2 будет больше сопротивления Р 2, т.е. происходит трансформация активной составляющей сопротивления излучения. Однако эта трансформация вызывает уменьшение эффекта понижения резонансной частоты всего преобразователя.Таким образом, при создании преобразователей оптимальных по критерию веса предпочтительна конструкция преобразователя с расположением упругих элементов и пассивных накладок на внутренней стороне пьезоэлектрического элемента.К пьезоэлектрическому элементу 1 Фиг. 3 присоединена пассивная накладка 2, которая со стороны, прилегающей к пьезоэлектрическому элементу . имеет полость с залитой в нее жидкостью. Толщина стенок пассивных накладок, образующих полость, выбирает- ся таким образом, чтобы в совокупности со слоем жидкости, они обеспечивали заданную гибкость. Жидкость слу-, жит, в основном, для равномерного распределения механических напряжений по поверхности пьезоэлектрического, элемента.Предложенный ультразвуковой преобразователь радиальных колебаний позволяет уменьшать.вес ультразвуковых преобразователей, работающих на радиальной моде и содержащих с целью понижения радиальных волновых размеров пассивные накладки, Как известно, резонансная частота таких преобразователей в первом приближении, обратно пропорциональна корню квадратному из полной массы всего преобразователя, т.е. для нонижения волновых радиальных размеров преобразователя, например, в 2 раза необходимо соответственно увеличить его вес в 4 раза. Последнее обстоятельство не всегда является приемлемымТаким образом, преимущество предлагаемой конструкции позволяет создать низкочастотные преобразователи при ограничениях по весу и габаритам.Формула изобретенияУльтразвуковой преобразователь радиальных колебаний, содержащий пьезоэлектрический элемент и пассивные накладки сегментнЬй формы, о т л и ч а ю щ и й ся тем, что, с837423 Составитель Н.Бурбинич Техред И. Асталри Редакт рректор Л. Ив 527венногретений5, .Раущ аказ 4/11 Тираж ИИПИ Государс по делам изо 035,москва,ХПодписикомитета СССРи открытийкая наб.,д. 4/5 Филиал ППП "1 атентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 целью уменьшения веса и габаритов преобразователя, в него введены упругие элементы, установленные между пьезоэлементом и пассивными накладками и механически соединенные с ними, причем величина гибкости упругого элемента должна удовлетворять соот 5 ненгде с - гибкость упругого элемента,сд - резонансная круговая частота свободного пьезоэлемента,а - масса пьезоэлемента;щ - масса пассивной накладки, и - число накладок. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 320080, кл. Н 04 й 17/10, 1969.Ф2. Авторское свидетельство СССР9 211898, кл. В 06 В 1/06, 1966.