Ультразвуковой преобразователь для приема акустических сигналов

Ультразвуковой преобразователь для приема акустических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ 1680202 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 11.01.78 (2l) 2568324/! 8 — 10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл, Н 04 R 17/00

Гасударственный кометет

СССР ае делам хзаеретевюй в еткрытей (53) УДК 534.232 (088.8) Опубликовано 15.08.79. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 19.08.79 (72) Авторы изобретения

А. Т. Косилов, А. Н. Ивакин, А. И. Аверьянов и А. Е. Коренцвит

Воронежский политехнический институт (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ ПРИЕМА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области технической акустики и предназначено для приема ультразвуковых волн широкого спектра при различных исследованиях акустическим способом, в частности, в ультразвуковой дефектоскопии в низкочастотном диапазоне. 5

Известны ультразвуковые преобразователи, состоящие из активного пьезоэлектрического, элемента и пассивных металлических накладок с помощью которых снижают резонансную частоту преобразователя 11) . 1О

Однако такие преобразователи узкополосные.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является ультразвуковой преобразователь для приема акустических сигналов, содержащий размещенный в корпусе пьезокера- 15 мический активный элемент с волноводом и согласующий накладкой, установленной на его тыльной поверхности (2).

Недостатком этого преобразователя является низкая чувствительность, являющаяся следстви- 20 ем его полной апериодичности, а также большой угол диаграммы направленности принимаемого им излучения, зависящий к тому же от длины волны принимаемого сигнала. Указанный недостаток не позволяет принимать слабые акустические сигналы, а большой угол диаграммы направленности снижает точность его работы и делает затруднительным определение направления принимаемого излучения.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства путем выравнивания его частотной характеристики и сужения диаграммы направленности.

Цель достигается тем, что согласующая накладка выполнена в виде набора акустически изолированных друт от друта колец с различной толщиной, меняющейся от центра к периферии.

Изобретение поясняется чертежом.

Пьезоэлектрический преобразователь состоит из активного пьезоэлемента 1, нагруженного на согласуницие накладки 2 и 3, прокладок 4 из звукопоглощаюшего материала и корпуса 5.

Накладка 3 одновременно выполняет роль приемного волновода. Накладка 2, размещенная с другой стороны активного элемента, состоит из акустически изолированных друт от друга колец различной толщины. Каждый из участков.

680202

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 4649/56

Тираж 775 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная,4

3 резонируя на своей частоте, позволяет сформировать плоскую частотную характеристику преобразователя, Расчет толщины колец производят следующим образом.

Требуемый спектр ультразвукового диапазона разделяют на заданное число равных участков и для средней частоты каждого из них по известным формулам (3), расчитывают толщину резонирующих накладок. Так как весь излучаемый спектр разделен на одинаковой ширины участки, то все накладки имеют равную активную площадь, что способствует выравниванию частотной характеристики преобразователя.

Участки, реагирующие на низкочастотные

:составляющие принимаемого излучения, смещены от центра преобразователя к периферийным областям так,.что апертура каждого из них (от ношение диаметра d к длине принимаемой вол- ны Х) во всей рабочей полосе остается постоянной, сужал и выравнивая по всему рабочему участку диаграмму направленности приемного ультразвукового преобразователя.

Для акустического согласования материала активного элемента и накладок необходимо, чтобы акустические параметры их (скорость звука

С, плотность1эи акустическое сопротивлениеЯС) были равны илн близки по значению. В этом случае тело преобразователя акустически однородно и будет резонировать как сплошное.

При выборе в качестве материала активного элемента пьезокарамики ЦТС вЂ” 19:

Я -. 7,3 г/см

С = (3,5-4) 10 м/с

ЯС= (2,56 — 2,92) 10 .накладки изготовляют из цинка с параметрами:

Я = 7,2 г/см .

C =41 103 ° /

РС= 2,9.10

Прокладки 4 из звукопоглощающего материала осуществляют акустическую развязку корпуса 5 от вибратора.

Применение предлагаемого изобретения позволит получить приемный ультразвуковой BblcoK чувствительный преобразователь с равномерной частотной характеристикой в широкой полосе частот и узкой диаграммой направленности при: ема, одинаковой по всему участку рабочего

10 спектра частот, что является необходимым условием для акустических исследований.

Ультразвуковой преобразователь для приема акустических сигналов, содержащий размещенный в корпусе пьезокерамический активный элемент с волноводом и согласующей накладкой, установ-

20 ленной на его тыльной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства путем выравнивания его частотной характеристики и сужения диаграммы направленности, согласующая накладка выполнена в виде набора акустически изолированных

1друг от друга колец с различной толщиной, меняющейся от центра к периферии..

Источники информации, принятые во внимание

ЗО при экспертизе

1, Глозман И. А. Пьезокерамика,;М."Энергия,"1972, с. 103. .2. Авторское свидетельство СССР Р 512602, 3- кл. Н 04 Я 17/00, 1974 (прототип)..3. Гершгал Л. А., Фридман В, М. Ультразвуковая технологическая аппаратура. М.,"Энергия

1976, с. 65.