Ультразвуковая антенна Советский патент 1984 года по МПК H04R17/00 

ч|

1

о а ю

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ АНТЕННА, содержащая два прямоугольных преобразователя иэгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу, отличающаяся тем, что. с целью увеличения мощности однонаправленного излучения, в ней., с тыльной стороны установлен пассивный уголковый отражатель, выполненный из двух металлических пластин, каждая из которых установлена параллельно плоскости соответствувдего преобразователя, при этом расстояние h от излучающей поверхности преобразователя до поверхности отражателя определяется соотношением m Я Ь 2sinoi./2 где m - целое число; Д - длина ак:-стической волны в среде на рабочей частоте; oL - угол между пластинами. W

fpue.r Изобретение относится к технической акустике и может быть испол зовано в ультразвуковых измеритель ных устройствах. Известен пьезоэлектрический пре образователь изгибных колебаний, составленный из прямоугольных пье зоэлектрических и металлических пластин Cl3. Однако данный преобразователь характерен сложной пространственной структурой характеристики направленности, так как амплитуда см щений на поверхности преобразователя имеет неравномерное распрёделение, что затрудняет применение для измерительных цепей. Наиболееблизкой к предлагаемой по технической сущности является ультразвуковая, антенна, содержаща два прямоугольных преобразователя изгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу С23. Однако известная антенна в заданном направлении излучает недостаточную мощность. Цель изобретения - увеличение мощности однонапра;вленного излуче ния. Поставленная цель достигается ятем, что в ультразвуковой антенне содержащей два прямоугольных преобразователя изгибных колебаний, расположенных под углом друг к другу, с тыльной стороны установл пассивный уголковый отражатель, выполненный из двух металлических пластин, каждая из; которых устано лена параллельно плоскости соответствующего преобразователя, при этом расстояние от излучающей поверхности преобразователя до по верхности отражателя определяется соотношением тД . 2з псС/2 где m - целое число; 7 - длина акустической волны в среде на рабочей часто оС - угол между пластинами. На фиг.1 показана антенна со стороны основного излучения; на фиг.2 - то же, вид сверху. Антенна содержит биморфные эле менты (преобразователи) 1 изгибных колебаний и пассивный отражатель 2. 1ри этом угол между отраж кщими плоскостями отражателя и би-морфными элементами равен 2whccos Л/Я На фиг,2 обозначено: Ъ - расстояние между излучающей поверхностью биморфных элементов и пластин отражателя; 5 - ширина биморфного элемента ; d - длина отражающей пластины. , Ультразвуковая антенна работает следующим образом. Каждый биморфнь элемент (преобразователь) акустическую энергию излучает по четырем направлениям, образуя четырехлепестковую характеристику направленности. Для получения однонаправленного излучения на раскрыве (пунктирная линия) антенны суммируются волны, излученные по обе стороны биморфных элементов. Эти волны излучаются в противофазе и волна при отражении от металлической пластины фазу на Т, С учетом этого на раскрыва антенны волны будут приходить в фазу тогда, когда разница путей прямой и отраженной волны будет равна т л где m любое целое положительное число, т.е. АВ+ВЕ-(АС+С ) тЛ Исключая равные участки , получаем АВ-АС гтЛ , но так как . , то расстояние Ъ можно выразить № Д ht/tesin 2 1-соЗоС Расстояние можно выразить и через длину изгибной волны в биморфном элементе, которая с л связана соотношением cos oi/2 При изменении угла оС должна меняться и ширина/Ь металлических пластин, чтобы обеспечивалось отра-, жение волн. Как видно из фиг.2, и еу+е5--в0 , но так как C -ftgchcti то длина в. должна быть не менее 1 .;.,.. оС, ;жйct л-у cos 2..., L,//lict 2-4-tg31nV/2 2 5 При работе антенны в режиме приема выдерживаются аналогичные фазовые соотношения и акустические волны суммируются на обе поверхности биморфного элемента в противофазе. В предлагаемом преобразователе изгибных колебаний дополнительно используется часть преобразований акустической энергии, что позволяет повысить мощность однонаправленного излучения до 1,5 раза.