Приемник акустического давления

Приемник акустического давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

»и» 710109

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 24.05.78(21) 2619250/18-10 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.80. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 150180 (51)М. Кл.2

Н 04 Н 17/00

Государственный комитет

С С С P по делам изобретений . и открытий (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Авторы изобретения и.B.Ãåðàñèìoâà, В.и.зархин, п.л.закс и В.Д.Ципман (71) Заявитель (5 4) ПРИЕМНИК АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для измерения параметров акустического поля в различных средах.

Известны приемники акустического давления, содержащие цилиндрические активные элементы, жестко скрепленные с несущей конструкцией (lj.

Однако они являются невиброустойчивыми, что обусловлено несимметричным креплением активных элементов приемников к несущей конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является приемник, содержащий по крайней мере один цилиндрический активный элемент, жестко и симметрично закрепленный на несущей конструкции (2).

В такой конструкции чувствительность приемника вибрации определяется разностью электрических напряжений, возникающих при действии вибрации на каждую из половин активного элемента. Величина этой разности в силу асимметрии реальной конструкции и разброса параметров пьезокерамики не равна нулю и тем больше, чем больше чувствительность к вибрации каждой из половин.

Недостатками Этого приемника являются его недостаточно высокая виброустойчивость и чувствительность к давлению.

Чувствительность к вибрагии каждой половины активного элемента в таком приемнике из-за жесткой связи с несущей конструкцией максимальна и определяется в основном механическими напряжениями, возникающими в пьезоэлементе в области крепления.

Кроме того, жесткое закрепление активного элемента непосредственно за торцы его цилиндрических пьезоэлементов тормозит возникающие в нем при действии звукового давления радиальные колебания и уменьшает тем самым чувствительность приемника к давлению, по сравнению с пьезоэлементом, у которого торцы свободны. Следствием уменьшения чувствительности к давлению является еще большее снижение виброустойчивостн приемника.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости в продольном направлении при одновременном повьп»»ении его чувствительности к давлению.

Указанная цель достигается тем, что в приемник введены кольца из

710109 пассивного материала, установленные между цилиндрическими активными элементами и несущей конструкцией, и торцами жестко скрепленные с ними.

На фиг. 1 схематически изображен прэдяагаемый приемник с одним активным элементом и эпюры распределения механических напряжений; на фиг. 2— приемник с двумя активными элементами и эпюры распределения механических напряжений.

Приемник содержит несущую конструкцию 1 с элементами крепления 2, к которым жестко через кольца иэ пассивного материала 3 прикреплены активные элементы 4, закрытые с торцов в случае двух элементов крышками 5.

При воздействии на приемник осевой вибрации и звукового давления в цилиндрическом активном элементе возникают продольные и тангенциальные 20 механические напряжения. Причем продольные напряжения обусловлены действием как звукового давления, так и вибраций, а тангенциальные — только звуковым давлением. 2S

Продольные механические напряжения, обусловленные действием эвукового давления, распределены в пьезоэлементе равномерно и .при рассмотрении виброустойчивости приемника не учиты-ЗО .ваются.

Распределения механические напряжения от осевых вибраций возникают в местах закрепления активного элемента к несущей конструкции и в этих же местах в результате торможения радиальных колебаний активного элемента наблюдается резкий спад тангенциальных механических напряжений.

Выполнение этих участков из пассивных колец повышает виброустойчи- 4О вость приемника, так как в электро° механическом преобразовании не будут участвовать те области активного элемента, которые дают основной вклад в электрический сигнал при воздейст- 4$ вии осевой вибрации и одновременно уменьшают чувствительность приемника к акустическому давлению. Снижение чувствительности в известном приемнике объясняется следующим. Известно, что электрическое напряжение U на электродах активного элемента, возникающее при действии звукового давления Р, а соответственно и чувствительность приемника к давлению пропорциональны отношению суммарного пьезозаряда Q к величине электрической емкости элемента С (Ц +), Поскольку в приемнике известной конструкции часть пьезоэлемента в области его крепления затопможена, она не дает вклада в суммарный пьеэозаряд, а ее электрическая емкость оказывает шунтирующее действие на величину чувствительности. Выполнение этой частоты из пассивного материала увеличивает чувствительность приемника к давлению по сравнению с известным, так как пьезозаряд активного элемента практически не изменяется, а шунтирующее действие электрической емкости заторможенных участков отсутствует. При этом осевой размер кольца из пассивного материала зависит от размеров элемента и материалов активной и пассивной конструкции.

Таким образом, предложенное техническое решение увеличивает виброустойчивость приемника при одновременном увеличении его чувствительности к давлению.

Формула изобретения

Приемник акустического давления, содержащий по крайней мере один цилиндрический активный элемент, жестко и симметрично закрепленный на несущей конструкции, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыше ния виброустойчивости в продольном направлении при одновременном повышении его чувствительности к давлению, в него введены кольца из пассивного материала, установленные между цилиндрическими активными элементами и несущей конструкцией и, торцами жестко скрепленные с ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ананьева A.A. Керамические приемники звука, изд. AH СССР, М., 1963 °

2. Пьезоприемники давления. Под ред. Рахматулина Х.A. и др. изд. Ростовского университета, 1976, с. 10 (прототип) .

710109 з з! (I фиг Р

ЦНИИПИ Заказ 8775/52

Тираж 729 Подписное

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