Акустический излучатель Советский патент 1985 года по МПК G01V1/04 G01V1/52 

со со ел

I

Изобретение относится к скважинным и гидроакустическим преобразователям и может быть использовано в геолого-разведочной, нефтяной, газовой и других отраслях промыш-ленности. , UЦель изобретения - увеличение мощности и эффективности в режиме излзгчения.

На фиг. 1 схематически показан акустический излучатель} на фиг. 2 вид А на фиг. 1i на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Акустический излучатель выполнен в трубчатом корпусе 1, в котором под слоем герметизирующей звукопроводящей заливки 2 из полизфетана, компаунда КТ-102, резины ипи др. размещена передняя накладка 3 излучателя, к обратной стороне которой приклеен продольно-поляризованный пьезоэлемент 4, представляющий собой набор из продольно-поляризованных шайб из пьезокерамики или витой магнитострикционный сердечник поляризованный вдоль оси. В последнем случае с наружной стороны этого сердечника должна быть намотана обмотка, не показанная на фиг. 1. В отверстиях передней накладки размещены трубки 5, длина которых равна половине длины продоль ной волны, распространякщейся в среде, заполняющей полость, образованную между обратными поверхностями накладок и пьезошайбами. В качестве такой среды может быть использовано трансформаторное масло, керосин, резина и другие материалы. Возможен вариант излучателя, в котором трубки 5 размещены только на одной накладке и закреплены не на накладке, а на других элементах излу чателя, например на корпусе. Армирую щий элемент 6 выполнен в виде шпильки. Электрические выводы пьезошайб припаяны к шинкам 7. В трубках 5 выполнены отверстия 8, число и диаметр которых выбирается из условия обеспечения наименьшего гидравлического сопротивления для перетекания среды, заполняняцей полость пьезоэлемента 4. Трубки 9, аналогичные трубкам 5, установлены на задней накладке 10. Конец армирукяцего элемента 6 снабжен резьбой, на которой размещается шайба 11 и гайка 12 Последние размещаются над слоем

03952

заливки 13, аналогичной заливке 2. Если излучатель размещается в закрытом корпусе; наполненном жидкой компенсационной средой, то заливку

5 2 и 13 производить не следует.

Устройство содержит электрические свечи 14 или другие электроизоляторы, отверстия 15 для трубок 5 или 9 (см. фиг. 3).

0 На фиг. 2 изображен вид А и показано расположение электрических клемм В и С. Эти клеммы могут быть размещены также на середине пьезоэлемента на шинках 7 в узле колеба5 НИИ. Трубки 5 или 9, число которых может быть любым, размещены на накладке так, как показано на фиг. 3.

Акустический излучатель работает

0 следующим образом.

При подаче напряжения, положительной полярности от генератора пьезоэлемент 4 увеличивает свой

продольный размер, а стенки его

5 внутри полости перемещаются по радиусу в сторону увеличения последнего. Это смещение происходит за счет эффекта Пуассона. Закон смещения I косинусоидальный потому, что акустический излучатель является полувЪлновым вибратором. Объем внутри излучателя увеличивается. Так как полость внутри излучателя заполнена звукопроводящей зшругой средой (ею заполнены также и трубки 5 и 9),

5 то возникает разряжение, волна которого распространяется со скоростью звука по среде внутри трубок в сторону наружной поверхности накладок 3 и 10. В это время во внешнее

0 пространство излучается энергия, получаемая за счет колебаний накладок. При подаче импульса отрицательной полярности на вход излучателя продольньш размер уменьшается, накладки

5 создают волну разряжения, внутри

излучателя в среде, заполняющей полость, возникает сжатие, волна которого в соответствие с законом изменения формы импульса распространяет0 ся по среде в трубках 5 и 9 в сторону наружной поверхности накладок 3 и 10. При этом ранее образованная волна разряжения на выходе трубок 5 и 9 складывается в фазе с

5 излучаемой накладками волной разряжения, амплитуда излучаемых колебаний, а следовательно, мощность и эффективность возрастают.

311

Увеличение мощности и эффективности в режиме излучения достигается за счёт увеличения сопротивления излучения и фазировки колебаний, распространяющихся по среде, заполняющей трубки 5 и 9, с колебаниями накладок 3 и 10. В связи с этим трубки можно назвать фазирующими. : Временная заде;ржка, вносимая трубками, равна одному полупериоду. При про703954

ведении сравнительных испытаний известного и предлагаемого акустических преобразователей в гидроакустическом бассейне было обнаружено, S что акустический изл5 1атель позволяет получить акустическую мощность в 2 раза, а эффективность в режиме излучения в 1,42 раза ,больше , чем у известного устро10 ства.

АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий продольно-поляризованный пьезоэлемент, выполненный в виде пакета шайб или трубки, размещенньй между двумя накладками и сжатый армирующим элементом, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и эффективности в режиме излучения, внутри пьезоэлемента на накладках установлены трубки, длина которых равна половине длины волны упругих колебаний в жидкости, заполняющей излучатель. (Л

ffAff- 3O5j: ff ff/ /y7ff

/J

./