Электроакустический преобразователь с двухлучевой диаграммой направленности

Электроакустический преобразователь с двухлучевой диаграммой направленности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3861343/25-28 (22) 04.03.85 (46) 23.11.86. Бюл. !t 43 (71) Куйбышевское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) В.)1.федоров, В.А.Кононов и А.Ф.Суворов (53) 620. 179. 16(088.8) (56) Кикучи Е. Ультразвуковые преобразователи. M.: Мир, 1972, Патент США Ф 3891869, кл. G 01 F 1/66, 1972. (54) ЗЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ С ДВУЛУЧЕВОЙ ДИАГРАММОЙ НА

ПРАВЛЕННОСТИ (57) Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано в первичных преобразователях измерителей параметров газовых потоков, в частности в преобразователях расхода ультразвуковых расходомеров газов, транспортиру- емых по трубам. Целью изобретения является расширение области применения электроакустического преобразователя за счет введения между корпусом и пьезоэлементом прокладки из электроизоляционного материала и дополнительного акустического изолятора, расположенного на корпусе и охватывающего концентратор. Пьезоэлемент 5 возбуждается на частоте его радиального резонанса, в отличие от резонанса по толщине, при этом максимальная амплитуда нормальных смещений пьезоэлемента наблюдается в его центре и уменьшается к периферии, поэтому основная часть энергии ультразвуковых колебаний пьезоэлемента 5 распространяется вдоль оси концентратора 2.

Продольные колебания концентратора воздействуя на излучающую пластину 3, возбуждают v ней изгибные колеба, ния. 2 ил.

1272215

На фиг,2б изображено распределение амплитуды смещений вдоль оси концент40 ратора 2. Держатель лучше располагать в плоскости узла амплитуды смещений для того, чтобы часть акустической энергии не ответвлялась в систЕму крепления. Поэтому в предлагаемой

45 конструкции электроакустического преобразователя концентратор 2 крепится к корпусу 1 в плоскости узла смещений одним из способов неразъемного соединения, тем самым корпус 1 (фиг.f) вы50 полняет функцию держателя (фиг.2) .

Изббретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано в первичных преобразователях измерителей параметров газовых потоков, в частности в преобразователях расхода ультразвуковых расходомеров газов, транспортируемых по трубам.

Цель изобретения — расширение области применения электроакустического преобразователя за счет введения прокладки между корпусом и пьезоэлементом и дополнительного изолятора.

На фиг.1 изображен электроакустический преобразователь с двулучевой диаграммой направленности, на фиг.2 преобразователь в работе; 0 — эпюра смещений торцов пьезоэлемента, эпюра смещений вдоль оси концентратора, h — эпюра смещений на поверхности излучающей пластины.

Электроакустический преобразователь состоит из корпуса 1, неразъемно .соединенного с концентратором 2, на узком конце концентратора 2 закреплена излучающая пластина 3 в виде круглого диска ° Внутри корпуса 1 размещены демпфер 4, пьезоэлемент 5 в виде круглого диска, поляризованного по толщине, и прокладка 6 из электроизоляционного материала, выполненная в виде круглого диска, заключенные в акустический изолятор 7 цилиндрической формы, снабженный продольным пазом для прокладки токоотводящего провода 8.

Пьезоэлемент 5 прижат гайкой 9 и демпфером 4 через электроизоляционную прокладку 6 к концентратору 2. На гайке 9 закреплены электроизоляционная пластина 10 с радиочастотным разъемом 11 для подключения кабеля

12. С задней стороны корпус герметично закрыт крышкой 13. Кабель 12 заводится в корпус 1 через кабельный ввод, состоящий из уплотнительного резинового кольца 14 и штуцера 15.

Пьезоэлемент 5 электрически соединяется с радиочастотным разъемом 11 при помощи токоотводящих проводов 8 и 16. Демпфер 4 снабжен на одном из торцов резьбовым отверстйем для крепления к нему лепестка 17. Концентратор акустически изолирован при помощи акустического изолятора 18, представляющего собой полый цилиндр из материала и характеризующегося большим затуханием ультразвуковых волн.

Электроакустический преобразователь работает следующим образом.

Пьезоэлемент 5 возбуждается на частоте его радиального резонанса, в отличие от резонанса по толщине, при этом максимальная амплитуда нормальных смещений пьезоэлемента 5 наблюдается в его центре и уменьшается к периферии (фиг,2а), поэтому основная

10 часть энергии ультразвуковых колебаний пьезоэлемента 5 распространяется вдоль оси,концентратора 2. Продольные колебания концентратора 2, воздействуя на излучающую пластину 3, воз15 буждают в ней изгибные колебания (фиг.2в). Скорость распространения изгибных колебаний в материале излучающей пластины 3 близка к скорости распространения продольных ультраэву20 ковых волн в газовых средах, чем до стигается лучшее согласование акусти.ческих сопротивлений преобразователя и газовой среды, по сравнению, как если бы в излучающей пластине наблюд дался не резонанс одной из пяти форм изгибных колебаний, а, например, резонанс продольных ультразвуковых колебаний по толщине.

Таким образом, выбор рабочей частоты электроакустического преобразователя, равной одной из пяти форм свободных изгибных колебаний излучающей пластины, улучшает согласование акустических сопротивлений преобразователя и газовой среды, тем самым повышает КПД электроакустического преобразователя.

ЭлектроакусФический преобразователь обладает повышенным коэффициентом.передачи, позволяет обеспечить

5 формирование двулучевой диаграммы направленности и его крепление нормально к оси трубопровода, что устраняет наличие вихреобразующих карманов.

12 72215

Формула из обретения

Фиг.2

Составитель А. Кислов

Техред Л. Сердюкова Корректор О. ЛуговаяРедактор А.Козориз

Заказ 6332/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Кроме того, предлагаемый преобра= зователь обратимый, т.е. может рабо тать как в режиме излучения, так и в режиме приема акустических волн.

Злектроакустиче ский преобразователь с двулучевой диаграммой направленности, содержащий корпус, соединенный с корпусом концентратор, излучающую пластину в виде диска, закрепленную на концентраторе, размещенные внутри корпуса акустический изолятор цилиндрической формы, демпфер и пьезоэлемент в виде диска, поляризованного по толщине, и радиочастотный разъем, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью расширения области применения, преобразователь снабжен прокладкой из электроизоляционного материала, выполненной в виде диска диаметром, равным диаметрам демпфера и пьезоэлемента, и расположенной между пьезоэлементом и

10 концентратором, дополнительным акусти-:

;ческим изолятором,.расположенным на корпусе и охватывающим концентратор, излучающая пластина выполнена в виде диска «с частотой резонанса свободных

1 иэгибных колебаний, равной рабочей частоте преобразователя.