Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь

Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

374688

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 27.VII.1971 (¹ 1683375/26-9) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 20.111!1973. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 13Х1.1973

М. Кл. Н 01v 7/00

Комитет по делам изобретений н открытий при Совете тлинистров

СССР

УДК 534,232(088.8) Авторы изобретения

П. И. Коваленко и Л. Р. Федорова

Харьковский авиационный институт

Заявитель

ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устрой= ствах для получения ультразвуковых колебаний большой интенсивности при ультразвуковой обработке металлов и сплавов.

Из веси ые ультраз вуковые преобразователи состоят из чередующихся слоев пьезоэлектрического и электропроводящего материала, причем толщина каждого слоя равна половине длины волны, В таких преобразователях в качестве электропроводящего слоя используются твердые материалы, например металлы.

Слои между собой склеиваются.

)Кесткое соединение пьезоэлектрических и электропроводящих слоев между собой приводит к тому, что при работе на больших мощностях, когда преобразователь сильно нагревается, вследствие различия термических коэффициентов расширения материалов возникают большие напряжения в пьезоматериале, что приводит к снижению эффективности его работы и даже к разрушению.

Использование в качестве электропроводящих слоев твердого материала приводит к дополнительным потерям механической энергии из-за возникновения паразитных колебаний в металле вследствие трансформации продольных волн в поперечные и рассеяния колебаний кристаллитами.

Целью изобретения является повышение мощности излучения, эффективности и стабильности работы.

Это достигается тем, что электропроводные слои выполнены из жидкого металла, например сплава галлия.

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.

Он содержит чередующиеся диски 1 из пьезоэлектрического материала толщиной вполовину длины волны на данной частоте, электропроводящие слои 2 из жидкого металла, толщина которых равна целому числу волн и определяется высотой опорных герметизирующих колец 8.

Опорные герметизирующие кольца, выполненные из материала, имеющего высокую теплопроводность, например металла, склеиваются с пьезоэлементами при помощи эластичного клея, они имеют отверстия для заливки жидкого металла во внутреннюю полость.

Герметичность внутренней полости обеспечивается винтами 4. Электрическое напряжение возбуждения подводится к металлизированным поверхностям крайних пьезоэлементов.

Количество пьезоэлементов определяется акустическим сопротивлением нагрузки.

Преобразователь работает следующим образом. Напряжение электрического возбуждения, прикладываемое к обкладкам крайних пьезо-,лементов, равномерно перераспределяетПредмет изобретения

1О

Составитель M. Порфирова

Текред Л. Грачева

Корректоры Г. Запорожец, и О. Тюрина

Редактор Т. Фадеева

Заказ 249/893 Изд. ¹ 353 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. < Патент» ся между пьезоэлементами, вызывая механические колебания последних. Направление вектора поляризации каждого пьезоэлемента (на чертеже показано стрелками) выбрано так, чтобы обеспечить синфазность собственных механических колебаний каждого пьезоэлемента с бегущей волной в преобразователе и напряжением электрического возбуждения. Благодаря этому происходит сложение колебаний и в нагрузке возбуждаются ультразвуковые колебания с амплитудой, значительно больше той, которую можно получить от одного пьезоэлемента при таком же напряжении электрического возбуждения.

Жидкий металл, например сплав галлия, заполняющий lIIpiocTpRHicTIBQ между пьезоэлементами, обеспечивает надежную акустическую связь между ними, а также выполняет роль термоизолирующего слоя, отводящего тепло, выделяющееся в пьезоэлементах вследствие диэлектрических и механических потерь, через стенки опорных герметизирующих ко5 лец, наружная сторона которых омывается охлаждающей неэлектропроводной жидкостью, например трансформаторным маслом.

Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь, содержащий чередующиеся диски из пьезоэлектрического материала и электропроводные слои между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности излучения, эффективности и стабильности работы, электропроводные слои выполнены из жидкого металла, например сплава галлия.