Электроакустический преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H01L41/04 

) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к акустическому приборостроению и может быть использовано при океанографических исследованиях, в антеннах рыбопоисковых станций, системах подводной связи и рефлекторных антеннах.

Известен стержневой электроакустический преобразователь, содержащий пьезоактивный элемент с пассивными накладками, обладающий малым коэффициентом рассеяния- отношением энергии излученной (принятой) вне заданного .т.елесного угла к полной излученной (принятой) энергии tlDНедостатком устройства является малая эффективность преобразования в области низких частот, а также сильная зависимость диаграммы направленности от частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технический сущности является электроакустический преобразователь, содержащий пьезокерамический диск,

возбуждаемый на радиальных колебаниях, и жестко с ним связанные пассивные цилиндрические сектора С2.

Недостатком известного устройства является сильное боковое излучение (прием) преобразователя, что приводит к увеличению коэффициента рассеяния в тыльное полупространство.

Цель изобретения - увеличение эффективности преобразования за счет уменьшения коэффициента рассеяния в тыльное полупространство при эффективном, слабо направленном преобразовании в переднее полупространство в области низких частот.

Указа:жая цель достигается тем, что излучакхцая поверхность преобразователя, образованная пассивными накладками, представляет собой конус с плоским основанием, параллельным плоскости пьезоэлемента и криволинейной образующей. Угол между касательной к образующей и основанием лежит в диапазоне 20-70° На фиг. 1- показаныдва вариант конструкции предлагаемого преобразо вателя (на фиг. 1 и 3 разрезу на фиг. вид сверху);на фиг. 5-характеристики направленности звуково го давления для преобразователя (фиг. 3 и ) на частоте резонанса. Предлагаемый электроакустический преобразователь состоит из пьезоакт вного элемента 1 в виде диска (фиг. и 2) или кольца (фиг. 3 и ) и пассивных накладок 2, выполненных в виде секторов конуса криволинейно образующей. Боковые поверхности эти накладок акустически развязаны друг от друга. , Предлагаемый преобразователь работает следующим образом. Под действием, возбуждающего элек рического напряжения пьезоактивный элемент преобразователя начинает совершать радиальные колебания параллельно плоской внешней поверхнос ти преобразователя и тем самым вовлекает в колебательное движение пас сивные накладки в виде клиновидных секторов. При погружении преобразователя в жидкую среду, благодаря отсутствию в ней касательных упругих смещений и напряжений, к излу чанию звуковых волн будет приводить лишь нормальная составляющая коле батальной скорости, присутствующая на внешней рабочей выпуклой поверхности преобразователя. Таким об разом, ввиду осевой симметрии преоб разователя преимущественно излучение (прием) звуковых волн будет про исходить в полупространстве, распол «енном от плоской нерабочей поверхности преобразователя в положительном направлении оси Z. Для увеличения площади рабочей поверхности преобразователя величин зазоров между клиновидными секторам следует по возможности уменьшать. Поскольку в преобразователе отсутствуют воздухозаполненные полости, он может работать практически при любом гидростатическом давлении, обеспечивая необходимые направленные свойства без-дополнительных экранирующих конструкций. При необходимости дополнительной герметизации зазоры между J линoвидными секто рами могут быть завулканизированы резиной. Кривая а (фиг. 5) соответствует измерениям при размещении преобразователей в звукомягком экране, устранявшем дифракцию звуковых волн, который можно рассматривать как имитацию плоской антенны, составленной из идентичных, инфазно работающих преобразователей. Кривая б соответствует измерениям в свободном пространстве. Видно, что и в этом случае основная часть звуКовой энергии концентрируется в полупространстве в положительном направлении оси Z от плоского основания преобразователей. При измерениях зазоры между клиновидными секторами заполнялись водой. Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет ряд преимуществ, по сравнению с известными. Он отличается простотой конструкЩии, возможностью работать при значительном внешнем статическом давлении. Предлагаемый преобразователь может быть использован для конструирования акустических антенн . Для этого наиболее удобной является форма внешней поверхности в виде пирамиды, в основании которой лежит правильный шестиугольник (шесть клиновидных секторов). Формула изобретения Электроакустический преобразователь, содержащий пьезоэлемент в виде диска или кольца и жестко прикрепленные к нему радиально симметрично располож- нные идентичные пассивные накладки, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности преобразования за счет уменьшения коэффициента рассеяния , излучающая поверхность, образованная пассивными накладками , представляет собой конус с плоским основанием, параллельным плоскости пьезоэлемента с криволинейной образующей , причем угол между касательной к образующей и основанием лежит в диапазоне 20-70° Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 987б1, кл. Н Ok R 17/00, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР ff 211898, кл. В Об В 1/08 1968.

т

XJO

ISO