Электроакустический преобразователь

ОП ИСИЗОБРЕТЕН ИЯ и 716626 Союз СоветскнкСоцналнстнческнкРеспублнк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд. .В 06 В 1/06 3 ЪеударетееаеыВ кенатет СССР ае делам нзебретение в еткрнтмвДата опубликования описания 28.02,80(54) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении пьезоэлектрических низкочастотных излучателей.Известен электроакустический. преобразователь, выполненный целиком из пьезоактивного материала в виде сферыДОднако такой преобразователь вследствие особенностей технологии не может быть изготовлен достаточно больших1 О размеров и, следовательно, не обеспечивает требуемую мощность излучения в области низких частот.Известен также электроакустический преобразователь, выполненный в виде 15 сферы и содержащий расположенные в меридивльных плоскостях пьезоэлектрические возбудителив виде дуг, закрепленных в полюсах сферы 2),Однако этот преобразователь также не обеспечивает эффективную работу в области низких частот из-за возникаю-щего при противофазных колебаниях отдельных элементов преобразователя акустического. короткого замыкания.Целью изобретения является повышение излучаемой мощности в области низких частот,Поставленная цель достигается за счет того, что преобразователь снабжен скрепленными между собой двумя наружными полусферическими оболочками, при этом дуги возбудителя выполнены составными из двух равных частей с угловым размером каждой части, меньшей четверти окружности, концы этих частей прикреплены к введенным в устройство дополнительным упорам, закрепленным на внутренней стороне полусферических оболочек; разжимной упор выполнен в виде снабженной хвостовиком с резьбовым отверстием усеченной многогранной пирамиды с конической полостью и сквозными разрезами вдоль ребер и болта с конической частью между головкой и резьбой части дуги возбудителя выпол нены составными в виде чередующихся3 7166 пьезоактивных призм и плоских пассивных вставок, части дуги возбудителя , выполнены в виде биморфных пьезоэлект- рических элементов биморфные пьезоэлектрические элементы выпопнены в виде чередующихся пьезоактивных призм " и плоских пассивных вставок; упоры, , расположенные в полюсах сферы, такжеприкреплены к внутренней поверхностиполусферических оболочек и выполнены разжимными.На фиг, 1 схематически изображенпредлагаемый преобразов,атепь; на фиг. 2-разжимной упор; на фиг. 3 а,б и в - варианты выполнения соответственно сос. тавного, изгибного и изгибного составного возбудителей.,Преобразователь состоит из скреплен. ных друг с другом по экватору двухполусферических оболочек 1, возбудителей в виде дуг 2, прикрепленных с обеспечением акустического контакта к ободочкам, разжимных упоров 3 и сплошных упоров 4, жестко прикрепленных к полусферическим оболочкам, которые соединены друг с другом болтами 5, стягиваюшими полусферы за фланцы 6. Электрический сигнал подводится кабелем 7,пропущенный через герметичный сальник 8Все активные элементы возбудителявключены параллельно друг другу.Конструкция разжимного упора показана на фиг. 2, где 9 - многограннаяпирамида (в данном случае четырехгранная) с хвостовиком 10 с резьбовымотверстием, куда заворачивается болт11, разжимая конической частью гранипирамиды.Конструкция и включение отдельныхчастей активных элементов разных типов показаны на фиг. 3 а,б,в.Активные элементы возбудителя могут быть выполнены в виде набора чере- дующихся пьезоактивных призм 12(фиг. За) с электродами; например, накосых гранях, и плоскопараллельныхпассивных вставок 13 (пластин, формакоторых повторяет форму косых гранейпризм), 14 - часть полусферическойоболочки, Соседние призмы для удобстваэлектрического монтажа обращены друг к другу электродами одноименных полюсов, и все одноименные электроды соединены друг с другом.На фиг. 3 б показано выполнение биморфного активного элемента состоящего из двух сплошных пьезокерамичйских дуг 15 и 16, одинаково поляризованныхи склеенных друг с другом, при этомэлектроды разноименных полюсов попарно соединены друг с другом.Биморфные элементы могут бытьвыполнены и соатавными (фиг. 3 в) ввиде чередующихся призм и плоскопараллельных пассивных вставок (как и в случае, представленном на фиг. За). При.этом каждая из дуг собрана из одинакового числа одинаковых призм (с одними тем же углом между косыми гранями),но плоскопараллельные вставки в каждойиз дуг имеют разную толщину, верхниетолше нижних, так что при одном и том.же количестве призм .и разных радиусахкривизны дуги элементов имеют одинаковый угловой размер, а они сами - плоские торцы. Кроме того, верхние призмыдля удобства электрического монтажаориентированы по полярности противоположно нижним (при электродах на косыхгранях), и электроды призм верхнего ряда соединены с электродами призм нижнего противоположной полярности, а .электроды одноименных полюсов, например, призм нижнего ряда соединеныдруг с другом и сигнальными электродами кабеля.Преобразователь работает следующимобразом, При подаче переменного .электрического напряжения на электродывозбудителей последние совершают механические колебания и возбуждают сферическую оболочку, которая излучает звукв окружающую среду, Резонансные частоты преобразователя определяются в основном резонансной частотой сферической оболочки, состоящей из двух жестко 40скрепленных полусферических оболочеки резонансных частот возбудителя, изкоторых самая низкая - частота, соответствующая изгибной моде колебанийарки, представляющей собой, как мини мум двухслойную конструкциюэлемент и сферическая оболочка. Этачастота также ниже и нижней резонансной частоты сферической оболочки, Поскольку же сферическая оболочка доста-ло точно жесткая, колебания во всех ее точках на резонансной частоте возбудителя,которая существенно ниже резонанснойчастоты оболочки, будут синфазны, и,следовательно, реактивная составляющая 5сопротивления излучения меньше, чемпри отсутствии оболочки. При большомоугле дуги (около 180 ) и при незначи(6 6держащий расположенные в мерндиальныхплоскостях пьезоэлектрические возбудители в виде дуг, закрепленных в полюсахсферы, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью повышения излучаемой мощности в области низких частот, он снаб жен скрепленными между собой двумя наружными полусферическими оболочками,при этом дугн возбудителя выполненысоставными из двух равных частей сугловым размером каждой части, меньшей четверти окружности, концы этихчастей прикреплены к введенным в устройство дополнительным упорам, закрепленным на внутренней стороне пЬлусферических оболочек,2. Преобразователь по п. 1, о т л нч а ю ш и й с я тем, что разжимйойупор выполнен в виде снабженной хвостовнком с резьбовым отверстием усеченной многограннойпирамиды с коническойполостью и сквозными разрезамн вдоль ребер и болта с конической частью между головкой и резьбой.3. Преобразователь по п, 1, о т л и -ч а ю щ н й с я тем, что части дуги возбудителя выполнены составными в видечередующихся пьезоактивных призм иплоских пассивных вставок.4. Преобразователь по и. 1, о т л и.ч а ю ш и й с я тем, что части дугивозбудителя выполнены в виде бнморфныхпьезоэлектрическкх элементов.5. Преобразователь по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что биморфныепьезоэлектрические элементы выполненыв виде чередующихся пьезоактивных призми плоских пассивных вставок.6. Преобразователь по. п. 1, о т л 1ч а ю ш и й с я тем, что упоры, расположенные, в полюсах сферы также прикреплены к внутреяней поверхности полусферических оболочек я выполнены разжимнымн.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР365861, кл, В 06 В 1/06, 1970.2. Авторское свидетельство СССР398289, л. В 06 В 1/06, 1972(прототип) . Формула изобретения 501. Электроакустический преобразователь, выполненный в виде сферы и со 5 71662тельной относительной толщине системы"возбудитель плюс оболочка" протнвофазных колебаний середины и концов дугне происходит, поскольку оболочка прнтой же толщине жестче изогнутой пластины, а именно жесткость всей системыи определяют характер колебаний возбудителя. Таким образом, использованиеоболочки позволяет избавиться н от противофазных колебаний отдельных точексамого возбудителя, что также приводитк уменьшению реактивной составляющейсопротивления излучения н, следовательно, к повышению мощности излучения,Использование разжнмного упора,15установленного в полюсах, создает возможность равномерного поджатия всехвозбудителей к поверхности полусферической ободочки и к сплошным жестким упо-.рам, что улучшает акустический контакт20и сохраняет настройку всех дуг на однучастоту.Использование составного активногоэлемента позволяет повысить чувстви 25тельность преобразователя за счет свойственной всем составным преобразователям возможности создании в материалепреобразователя высоких электрическихполей прн малых напряжениях (благодаря30малой толщине отдельных элементов составного преобразователя (призм).Использование биморфных элементовв свою очередь также способствует приопределенных параметрах преобразовате-ля увеличению чувствительности за счет35увеличения амплитуды колебаний их при.одном и том же электрическом напряжении, при прочих равных условиях с возбудителями, рассмотренными выше.Такнм образом, на низких частетах,соответствующих резонансным частотамизгнбной моды колебаний дуг возбудите-лей, излучаемая описанным преобразователем мощность при заданном электрическом напряжении на входе будет выше,