ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Советский патент 1994 года по МПК H04R1/44 

Описание патента на изобретение SU1582955A1

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в гидроакустической контрольно-измерительной аппаратуре звукового диапазона частот.

Целью изобретения является повышение мощности излучения звука и уменьшение ширины диаграммы направленности преобразователя.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - электрическая схема включения секций преобразователя.

Преобразователь содержит секции 1, размещенные в порядке возрастания номеров от гермоотвода 2 и стянутые шпилькой 3. Торцы преобразователя закрыты полусферическими крышками 4 и 5. Преобразователь также включает в себя генератор 6 и усилитель-инвертор 7.

Волноводный электроакустический преобразователь выполняется секционированием в виде набора акустически связанных торцами, герметизированных по боковой поверхности идентичных стержневых секций 1. Каждая секция выполнена в виде периодического набора склеенных между собой кольцевых элементов из пьезокерамики, электроды которых электрически соединены параллельно, и сферопластика, толщины которых h1, h2 отвечают соотношению h1:h2 = 14:3. При этом средняя скорость распространения звука в волноводе (стержневая) равна 1700 м/с. Сферопластик обеспечивает достижение необходимой эффективной скорости (1700 м/с) при минимальной относительной толщине h2, т.е. при максимальном относительном объеме пьезоматериала, а следовательно, при минимальных потерях в чувствительности. Пары секций образуют n+1 части (n = 1,2,3.. . ). Первые секции каждой части, кроме n+1, подключены к вторичным обмоткам соответствующих идентичных трансформаторов и к вторым секциям через резонансные LC-контуры, частота которых равна половине резонансной частоты механических колебаний каждой секции, а первичные обмотки трансформаторов, соответствующие четным и нечетным значениям n, включены противофазно. Первая секция n+1 части связана с входом усилителя-инвертора 7, выход которого подключен к электродам второй секции n+1 части через индуктивность, образующую с емкостью секции резонансный контур с частотой, равной половине резонансной частоты механических колебаний секции.

Величина каждой индуктивности L выбирается такой, чтобы она образовывала с емкостью одной секции последовательный резонансный контур, резонанс в котором происходит на частоте, при которой на длине секции укладывается четверть длины волны излучаемого звука.

Схема работает следующим образом.

При подаче на первичные обмотки трансформаторов, входящих в состав частей, напряжения от генератора 6 с частотой, при которой на длине одной секции укладывается четверть длины волны излучаемого звука, сдвиг фаз напряжения между соседними секциями равен 90о. Секции оказываются сфазированными на этой частоте, и в волноводе распространяется бегущая волна. При ее распространении по волноводу происходит излучение акустической энергии боковой поверхностью преобразователя под углом α = arccos Cфв, где Cф - фазовая скорость звука в преобразователе; Св - скорость звука в окружающей среде. Фронт волны, достигнув первой секции n+1-го звена волновода, создает на его электродах сигнал, который подается на вход усилителя-инвертора 7. Инвертированный и усиленный сигнал через индуктивность Ln+1 подается на вторую секцию этого звена и гасит пришедшую волну. Индуктивность Ln+1 = Ln служит для компенсации сдвига фаз между первой и второй секциями n+1-го звена, равного 90о.

Использование пьезоактивного волновода с фазировкой секций и активной компенсацией тыльного излучения позволяет увеличить чувствительность волноводного преобразователя и уменьшить ширину характеристики направленности по сравнению с прототипом при одинаковых длинах волноводов. Для одной и той же ширины характеристики направленности длина электроакустического преобразователя с пьезоактивным волноводом получается меньше, чем с пассивным, что ведет к уменьшению габаритных размеров преобразователя по сравнению с прототипом, что является полезным при работе на низких частотах звукового диапазона.

Похожие патенты SU1582955A1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1994
  • Касаткин Б.А.
RU2087081C1
АКУСТИЧЕСКИЙ СТЕРЖНЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2002
  • Калинин О.Б.
  • Носов В.Н.
  • Родзянко Е.Д.
RU2230615C1
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ 1994
  • Морозов С.А.
  • Ковтун С.Н.
  • Уралец А.Ю.
  • Смирнов В.В.
  • Яровиков В.И.
RU2089897C1
АКУСТИЧЕСКИЙ ПЕРЕДАТЧИК СИСТЕМ АКУСТИЧЕСКОГО И РАДИОАКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ 1999
  • Ульянов Юрий Николаевич
  • Ветров В.И.
  • Скворцов В.С.
  • Бедин Виктор Саввович
  • Бутакова Светлана Викторовна
RU2172002C1
СИСТЕМА СВЯЗИ СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНОГО И КРАЙНЕНИЗКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНОВ С ГЛУБОКОПОГРУЖЕННЫМИ И УДАЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ 2017
  • Кужелев Александр Александрович
  • Пониматкин Виктор Ефимович
  • Майоров Василий Александрович
  • Романченко Евгений Владимирович
RU2659409C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННЫ ДЛЯ ДОПЛЕРОВСКОГО ЛАГА 1996
  • Касаткин Б.А.
RU2110888C1
СИСТЕМА СВЯЗИ СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНОГО И КРАЙНЕНИЗКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА С ГЛУБОКОПОГРУЖЕННЫМИ И УДАЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ - 2 2014
  • Пониматкин Виктор Ефимович
  • Кивчун Олег Романович
  • Майоров Василий Александрович
  • Евстратов Вячеслав Леонидович
  • Типикин Алексей Алексеевич
RU2590899C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Касаткин Б.А.
  • Касаткин С.Б.
RU2154287C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ 2003
  • Пикалов В.А.
  • Светличный В.В.
RU2251786C2
АКУСТООПТИЧЕСКОЕ ВОЛНОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ДЛИН ВОЛН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1996
  • Стеффен Шмид
  • Серджо Боссо
RU2169936C2

Иллюстрации к изобретению SU 1 582 955 A1

Реферат патента 1994 года ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к гидроакустике. Цель изобретения - повышение мощности излучения и уменьшение ширины диаграммы направленности преобразователя. Преобразователь содержит идентичные секции, состоящие из набора жестко связанных чередующихся колец пьезокерамики и сферопластика, толщины которых соотносятся как 14 : 3, причем электроды пьезоколец соединены электрически параллельно. Пары секций образуют n + 1 части n = 1, 2, 3, ...), первые секции каждой части, кроме n + 1, подключены к вторичным обмоткам соответствующих идентичных трансформаторов и к вторым секциям через резонансные LC - контуры, частота которых равна половине резонансной частоты механических колебаний секции. Первичные обмотки трансформаторов, соответствующие четным и нечетным значениям n, включены противофазно. Первая секция n + 1 части связана с входом усилителя - инвертора, выход которого подключен к электродам второй секции n + 1 части через индуктивность, образующую с емкостью секции резонансный контур с частотой, равной половине резонансной частоты механических колебаний секции. В преобразователе при работе распространяется бегущая волна и происходит излучение акустической энергии боковой поверхностью данного преобразователя под углом α . Имеет место активная компенсация тыльного излучения. 2 ил.

Формула изобретения SU 1 582 955 A1

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий связанные между собой пьезоэлемент с электродами и пассивный волновод в виде связанных между собой торцами секций, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности излучения и уменьшения ширины диаграммы направленности, в него введены трансформаторы, резонансные LC-контуры, усилитель-инвертор, а секции волновода выполнены идентичными и состоящими из набора жестко связанных чередующихся колец пьезокерамики и сферопластика, толщины которых соотносятся как 14 : 3, причем электроды пьезокерамических колец соединены электрически параллельно, пары секций образуют n + 1 части (n = 1, 2, 3, ...), первые секции каждой части, кроме n + 1, подключены к вторичным обмоткам соответствующих идентичных трансформаторов и к вторым секциям через резонансные LC-контуры, частота которых равна половине резонансной частоты механических колебаний секции, а первичные обмотки трансформаторов, соответствующие четным и нечетным значениям n, включены противофазно, при этом первая секция n + 1 части связана с входом усилителя-инвертора, выход которого подключен к электродам второй секции n + 1 части через индуктивность, образующую с емкостью секции резонансный контур с частотой, равной половине резонансной частоты механических колебаний секций.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года SU1582955A1

Подшипник 1926
  • Травников В.А.
SU4241A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
IRE Wescon Cenvention Record, 1959, pt.6, p.4-12.

SU 1 582 955 A1

Авторы

Ермоленко Ю.Г.

Касаткин Б.А.

Павин Н.Я.

Даты

1994-09-30Публикация

1988-02-01Подача