Электромеханический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 4 В 17/О ТЕН АТЕНТУ ство СССР00, 1977.ство СССР/00, 1986,ЕСКИЙ ПРЕОБРА естве излучателя и х колебаний в диаразвуковых частот,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(57) Исполвзование; в качприемника механическипазоне звуковых и ульт Изобретение относится к электроакустике, Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве излучателя и приемника механических колебаний в диапазоне звуковых и ультразвуковых частот,Целью изобретения является расширение динамического диапазона рабочих амплитуд давления преобразователя,На фиг,1 изображен предлагаемый электромеханический преобразователь с двумя выпуклыми мембранами; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - упругое кольцо, выполненное с продольными осевыми разрезами, и вогнутая мембрана; на фиг.4 - круглая мембрана с радиальными разрезами.Предлагаемый электромеханический преобразователь содержит плоский пьезоэлемент 1 с злектропроводящими обкладками 2 и электрическими проводниками 3, упругое кольцо 4 .с выступами 5, упругий элемент 6, корпус 7 и мембрану 8,ния: преобразователь ольцом, выполненным о материала, пьеэоэлеоским и с натягом запричем плоскость огональна продольной чка выполнена в виде и жестко соединена с ферической областью, а соединено с корпусом нт с возможностью осещений кольца относиз.п, ф-л ы, 4 ил,Сущность изобрете снабжен упругим к из непьезоактивног мент выполнен пл креплен в кольце пьезоэлемента орт оси кольца, оболо упругой мембраны кольцом своей пери кольцо подвижно через упругий элеме симметричных сме тельного корпуса. 2 Пьезоэлемент 1 с натягом закреплен в кольце 4 с помощью выступов 5, причем плоскость пьезоэлемента 1 ортогональна продольной оси кольца 4 00,.Возможны и другие варианты закрепления пьезоэлемента 1 с натягом в кольце 4, Например, выступы могут быть выполнены на пьезоэлементе 1, а внутренняя поверхность кольца 4 выполнена гладкой, либо выступы могут быть выполнены как на пьезоэлементе 1, так и на внутренней поверхности кольца 4, При любом варианте закрепления контактирующие поверхности пьезоэлемента 1 и кольца 4 геометрически должны быть взаимно сопряжены. Натяг пьезоэлемента 1 обеспечивается выбором размеров и статическими упругими деформациями пьезоэлемента 1, выступов 5 и кольца 4.Пьезоэлемент 1 может быть выполнен из полимерного композиционного или керамического пьезоактивного материала в виде одной пьезопластины или пакета пьезопластин и иметь в плане круглую (фиг,1), квадратную, прямоугольную или любую другую форму,Кольцо 4, выполненное из упругого материала с высоким пределом механической прочности, например металла, через упругий элемент б поцвижно соединено с корпусом 7 с возможностью осесимметричных смещений кольца 4 относительно корпуса 7. Кольцо 4 может быть выполнено сплошным (фиг.1) или с разрезами 9 вдоль своей продольной оси 00(фиг.З), Пьезоактивный материал для кольца 4 не подходит из-за низкого предела механической прочности,Упругий элемент 6 может быть выполнен либо в виде осесимметричного сплошного кольца (фиг,1), изготовленного из резиноподобного материала, либо в виде свернутых в кольцо витых или изогнутых плоских металлических пружин,Корпус 7 может быть выполнен в виде двух свинчивающихся (фиг.1) или стягиваемых болтами или шпильками частей,Мембрана 8 жестко соединена с кольцом 4 своей периферической областью. Жесткое соединение может быть осуществлено путем сварки, пайки, склейки или натяга мембраны 8 в кольце 4, Мембрана 8 может быть одна (фиг.З) или мембран 8 может быть две (ф;г.1), Мембрана 8 может быть выпуклой (фиг,1) или вогнутой (фиг,З), сплошной или с радиальными разрезами 10 (фиг,4). Форма искривленной поверхности мембраны 8 может быть выполнена сферической, цилиндрической или эллипсоидальной,Разрезы кольца 4 и мембраны 8 позволяют уменьшить их жесткость и увеличить амплитуды их колебаний при работе электромеханического преобразователя в газообразных средах. Кроме того, изменение жесткости кольца 4 и мембраны 8 с помощью разрезов позволяет управлять резонансной частотой, а следовательно, и диапазоном рабочих частот электромеханического преобразователя. Кольцо 4 и мембрана 8 могут быть выполнены как из изотропного, так и из анизотропного, например, полимерного армированного материала, как в виде двухотдельных элементов, так и за одно целое,Электромеханический преобразователь работает следующим образом, При по 5 даче переменного электрическогонапряжения на электрические проводники 3(фиг.1) в пьезоэлементе 1 за счет пьезоэффекта возникают переменные механические напряжения, которые через выступы 5"0 передаются на кольцо 4, Под действием механических напряжений кольцо 4 совершает осесимметричные колебания, которыепередаются внешней среде, где создают переменное акустическое давление.15 Закрепление пьезоэлемента 1 с натягомв кольце 4 обеспечивает увеличение его динамической прочности за счет статическогосжатия без ухудшения его пьезоэлектрических свойств, Более прочной по отношению20 к увеличенным амплитудам давления оказывается и упругая мембрана 8, Перечисленные конструктивные особенностипозволяют расширить динамический диапазон рабочих амплитуд давления электромеханического преобразователя,Формула изобретения1, Электромеханический преобразователь, содержащий корпус, упругий элемент,пьезоэлемент и оболочку с искривленной30 поверхностью, отл и ч а ю щи й с я тем,что, в него введено упругое кольцо из непьезоактивного материала, пьезоэлемент выполнен плоским и с натягом закреплен вупругом кольце, а оболочка выполнена в виЗ 5 де упругой мембраны и жестко соединена супругим кольцом своей периферийной областью, причем плоскость пьезоэлемента ортогональна продольной оси упругогокольца, а упругое кольцо подвижно соеди 40 нено с корпусом через упругий элемент свозмокностью осесимметричных смещенийупругого кольца относительно корпуса.2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что упругое кольцо выполнено с разрезами вдоль своей продольной оси,3. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что мембрана выполнена с радиальными разрезами,1813231фиа 9Составитель Е.Грищенко Редактор Техред М.Моргентал Корректор СЛис Заказ 1696 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4 йроизводсгвенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101