Электромеханический преобразователь Советский патент 1984 года по МПК B06B1/06 

о

00

СП)

Изобретение относится к акустике, g частности к ультразвуковой технике,, и может быть использовано в различных техЕ{ологических процессах, например, при обработке хрупких ма- териалов, сварке пластмасс и т.д.

Известен электромеханический пре- образователь , состоящий из лвух пьезокерамических пластин, noneuteHHux между двумя частотопоннжающими наклад- ками, излучающей и отражающей (пассийной).При этом пассивную накладку выполншот из материала более плотного по сравнению с излучающей накладкой СП.

Недостатком такого преобразователя 15 является Милая амплитуда колебаний на рабочем торце излучающей накладки, что ограничивает его применение.

Известен также электромеханический преобразователь, содержащий ступенча-20 тый транс(орматор скорости, на широком конце которого закреплен пьозокерамический элемент, возОужда10111ий колебания. Вся система колеблется как полуволновой резонатор 123 . 25

Недостатком данного преобразователя является малая амплитуда колебаний, возбужлаег 11х на входном торце трансформатора скорости, поэтому Достаточную для технологических целей JQ амплитуду на рабочем торце прь-оиразователя мо;:снр получить, лишь выбирая большой( более 10) коэффициент трансформации, а это приводит к тому, что система становится чувствительной к тс изменению механиче ской нагрузки. Крое того, при больишх коэффициентах трансформации в трансформаторе возникают недопустимо болылие напряхсения, вызыватацие его разрушение.

Наиболее близким по технической суъдности к изобретению является элек тромеханический преобразователь, соержгадий пьезоэлемент, помещенный между активной излучающей накладкойконцентратором и пассивной наклад- 45 кой 31.

Однако известный преобразователь, позволяющий получать амплитуду колебаний на рабочем торце до 12 мкм, не позволяет изменять в достаточных 50 пределах коэффициент трансформации концентратора, что затрудняет согласование пгхгобразователя с нагрузкой и снижает эффективность работы преобразователя.55

Цель изобретения - повьпиение эффективности работ1,1 электромеханического преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в электромеханическом преобразователе, содержащем пьезозлемент, помещенный между активной накладкой-концентратором и пассивной накладкой, излучающая накладка выполнена полу- . волновой длины, а пассивная накладка вместе с пьезозлементом также составляет полуволновую систему, при этом пассивная накладка выполнена длиной . Л« Сг-Ч

1.

где 1 и 1 - соответственно длины

пьезоэлемента и .пассивной накладки;

С и С - соответственно скорости звука в пьезоэлементе и пассивной накладке; Дц - длина волны продольных

колебаний в накладке. На фиг. 1 изображен преобразователь; на фиг. 2 - эпюра распределения амплитуд колебаний по длине преобразователя.

Преобразователь состоит из пьезоэлемента 1, обычно, состоящего из дву Частей, помещенного между излучающей накладкой 2, выполненной в В1ще ступенчатого концентратора полуполновой длины, и пассивной накладкой 3. Пассивная накладка 3 вместе с пьезоэлементом 1 составляет полувоЛновуто колебательную систему.

Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения на пьезоэлемент 1, преобразователь возбуждается и в нем создается стоячая волна. Преобразователь работает, как полуволновая колебательная система, аналогично работе магнитострикционного полуволнового вибрато(5а, соединенного с полуволновьа.1 волноводом.

Объединение пассивной накладки 3 и пьезоэлемента в полуволновую систему позволяет вывести пьезоэлементы из зоны максимальных внутренних напряжений, что значительно облегчает условия их работы, снижая их нагрев на 25%, тем самым повышая эффективность работы преобразователя.

Кроме того, наличие двух узловых плоскостей, расположенных на наклад-, ках, позволяет крепить преобразователь на двух опорах, что дает возможность использовать его во вращающихся колебательных системах.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБ.;РЛЗЬВАТЕЛЬ, содержащий пьёзоэлемент помацЪнный ме)эду активной накладкоПконцентратором и пассивной иaклnjaк6йj отлич агои1иПс я тем, что, с целью повышения эффективности работы, излучающая накладка выполнена полуволновой длины, а пассивная накладка вместе с пьеэоэлементом также составляет полуволновую систему, при этом пассивная наклалка выполнена длиной о АИ Ог-Ci г Ci . где 1д и 1 соответственно длины пьезоэлемента и пассивной накладки; С. и Со соответственно,скорю-сти звука в пьезоэлементе и пассивной наto кладке; АН - длина волны продольных (Л колебаний в накладке.