Многоэлементный пьезоэлектричес-кий преобразователь

Многоэлементный пьезоэлектричес-кий преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапистичесиик

Республик

<»1>839073

36

Ф

; Й (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.05,79 (21) 2769735/18-10 с присоединениеем заявки .%— (51 ) М. Кл.

Н 04 R, 17/00

3Ьаударстееннмй камитет

СССР

an делам изобретений н аткрытвй (23 ) П р нор итет

Опубликовано 15 06 81. Бюллетень М 22 ! (53) УДК681 8:

:534.232 (088.8) Дата опубликования описания 18.06,8 1 (72) Авторы изобретения

P. И. Бурштейн и Ю. А. Зюрюкин

Научно-исследовательский институт механики в --физики при Саратовском государственном университете им, Н. Г. Чернышевского (7I) Заявитель (54) МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ!

Изобретение относится к СБЧ акустике и может быть использовано при разработке твердотелых линий задержки акустоэлектронных и акустооптических устройств.

Известны пьезоэлектрические преобразователи, состоящие из двух тонких ме— таллических электродов, нанесенных на звукопровод, между которыми находится слой пьезоэлектрика Pl).

Такие преобразователи имеют большую е с статическую емкость, что приводит к сужению полосы рабочих частот, ухудшению эффективности преобразования, к трудностям согласования с СВЧ-трактом.

Наиболее близким по своей технической сущности к предложенному является . согласованный многоэлементный преобразователь для акустической линии задержки СВЧ диапазона, содержащий звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностью пар металлических электродов, в начале и в

2 конце которой включены последовательные компенсирующие индуктивности P2).

Недостатком такого преобразователя является недостаточно широкая полоса частот, а также то, что он согласуется с передающей линией только на фиксированной частоте. . Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот пьезоэлектрического

1б преобразователя и согласование в широкой полосе частот.

Цель достигается тем, что в многоэлементном пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностьто пар металлических электродов расположенных друг над другом, один электрод каждой пары соединен перемычкой, имеющей вывод, с одним из электродов последующей пары, а другой — с одним из электродов предыдущей, причем все выводы перемычек на длине, определяемой рабочей частотой, соединены между собой общим

40 электродом, образующим вместе с одним из электродов крайней пары входвыход устройства.

На чертеже иэображен многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь.

На торцовую поверхность, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, звукопровода 1 нанесен ряд секционированных.металлических электродов 2 одинаковой геомет. рии. Исключение составляют первый и последний электроды Зэтого ряда,,которые для облегчения подключения к внешней передающей линии имеют большие геометрические размеры.

Все электроды с одной стороны с помощью перемычек 4 попарно соединены. Све рху наложен слой пьезоэлектрика 5 прямоугольной формы. На пьезоэлектрик нанесены такие же металлические секциони20 рованные электроды 2, аналогичным образом попарно соединенные с помощью перемычек 4. Верхние. пары электродов gcQDKHbI быть смещены относительно нижних пар так, чтобы первый электрод первой верхней па25 ры оказался над вторым электродом первой нижней, пары, второй электрод первой верхней пары — над первым электродом второй нижней пары и т.д.

Н ижн ий и верхи ий электр оды в сов окуп30 ности с заключенным между ними пьезоэлектриком представляют собой элементарный конденсатор. Причем все элементарные конденсаторы включены последовательно.

К каждой перемычке подсоединен вывод 6, 35 переходящий с торцовой поверхности на бобоковые;грайи звукопровода, где все они на определенной. длине в зависимости от рабочей частоты закорочены между собой общим замкнутым электродом 7. Стандартная передающая линия одним своим концом подсоединяется к широкому электроду первой (последней) пары, а другимк электроду, закорачиваюшему выводы 6.

Преобразователь работает следующим 4 образом.

При подаче напряжения на вход-выход

3-7 устройства в cfioe пьезоэлектрика 5 возбуждаются . упругие волны, которые передаются далее в звукопровод 1. Или же наоборот, упругие волны, появившиеся в звукопроводе, преобразуются в электрическое напряжение на входе-выходе 3-7 устройства.

Эквивалентная схема может быть пред ставлена цепочкой последовательно соеди-ненных Т или П-образных ячеек фильтра высоких частот с активными потерями, Обусловленными процессом преобразования электромагнитной энергии в акусти ческую. . При малых потерях на ячейку схема имеет полосу пропускания, простирающуук ся от некоторой граничной частоты до бесконечности. B полосе пропускания,начиная с некоторой частоты, большей граничной, волновое сопротивление является действительной и почти постоянной величиной. Электрические параметры ячейки

С и L зависят от вида и толщины пьезоэлектрического материала и геометри ческих, размеров верхнего и нижнего эле: ктродов, образующих конденсатор, а также длины вывода.

При заданном пьезоэлектрике вариацией этих геометрических размеров всегда можно добиться, чтобы рабочая частота пьезопреобразователя лежала бы вдали от граничной частоты, обеспечивая равенство волнового сопротивления цепочки волновому сопротивлению стандартных передающих линий в широкой полосе частот.

Предложенная конструкция пьезоэлектрического преобразователя позволяет продвинуться в коротковолновую часть СВЧ диапазона, обеспечивая хорошее согласование в широкой полосе рабочих частот.

Кроме того, преобразователь имеет повышенную механическую прочность из-за отсутствия трущихся частей.

Формула изобретения

Многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностью пар металлических электродов, расположенных друг над другом, отличающийся тем,что, с целью расширения диапазона рабочих частот и согласования во всей полосе частот, один электрод каждой пары соединен перемычкой, имеющей вывод, с одним из электродов последующей пары, а другой — q одним из электродов предыдущей, причем все выводы на длине, определяемой рабочей частотой, соединены между собой общим замкнутым электродом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Морозов А. И. и щэ. Пьезополупроводниковые преобразователи и их примене ние N., Энергия, 1973.

2. Патент США N 3893048, кл. ЗЗЗ/30, опублик, 1975 (прототип).

839073

Составитель О. Петров

Редактор А. Полинин Техред И. Асталош Корректор Е. Рошко

Заказ 4183/5 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва1 Ж 35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал П 1П Патент, г. Ужгород, ул. проектная, 4