Излучатель акустических волн Советский патент 1977 года по МПК H04R1/44 

1

Изобретение относится к электромеханическим преобразователям высокочастотных электромагнитиых волн в механические колебания ультразвуковой гнперзвуковой частоты, а именно к. излучателям акустических волн, и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства для создания направленного излучения большой мощности с малоинерционным управлением направленностью распространения в газообразных, жидких, сыпучих и твердых средах, преимущественно для обнаружения, автослежения и определения парзаметров быстропередвигающихся и имеющих малую эффективную поверхность рассеяния объек-i тов, например, подводных.

Известиы излучатели акустических волн, содержащие заключенные в прметичную акустически Мягкую оболочку пьезоэлектрический преобразователь сферической формы :и канализирующую электромагнитные волны коаксиальную линию l. За счет наличия герметичной монолитной оболочки эти излучатели обеспечивают погружение щ значительную глубину. Однако необходимые для дальнего обнаружения генератор ; высокочастотных электромагнитных колебаний требуют качественного согласования с коаксиальной линией, а линии - с преоб- разователем, что не всегда возможно, особенно в автономных устройствах. Кроме того, увеличение излучающей поверхности преобразователя может привести на гиперзвуковых частотах к появлению общирных интерференционных зон с нулевыми провалами в характеристике излучения и к. сан- жению вероятности обнаружения. Известен также излучатель ;акустичес:ких волн, содержащий заключенные в герметичную акустически мягкую оболочку пьезоэлектрический преобразователь сфери- ческой формы, внутренний вкладыш с элек- тронагрювателем и испускающим заряженны частицы активным слоем, окруженный сет- чаТым электродом с перфорационными отверстиями, и канализирующую электромагнитные волны коаксиальную линию /2j. .Однако для автослежения и определения параметрОБ быстропередвигающихся и имеющих малую эффективную поверхность рас-

сеяния объектов в известном излучателе необходимо формирование направленной характеристики излучения без боковых лепестков при одновременном обеспечении малоинерционного управления положением главного лепестка в пространстве.

Цель изобретения - получение направленной характеристики излучения при одновременном обеспечении управления положением главного лепестка в пространстве. Это достигается тем, что сетчатый электрод снабжен экранированными высокочастотными контурами, например тороидальными объемными резонаторами с кольцевыми щелями, к которым присоединены ветви максимальной линии, а между пьезоэлектрическим преобразователем и сетчатым электродом установлен электрод с фокусирующими элементами, например радиальными провод5Ш1ими цилиндрами, размещенными против перфорационных отверстий.

На чертеже изображен предлагаемый акустический излучатель, разрез.

Излучатель акустических волн содержит заключенные в герметичную акустически мягкую оболочку 1 пьезоэлектрический преобразователь 2 сферической формы, внутренний вкладыш 3 с электронагревателем 4 и испускающим заряженные частицы 5 активным слоем 6, окруженный сетчатым электродом 7 с перфорационными отверсти- ями. 8 и канализирующую электромагнитные волны коаксиальную линию 9.

Сетчатый электрод 7 снабжен возбуждаюшими перфорационные отве15стия 8 экранированными высокочастотными контурами, например тороидальными объемными резонаторами Ю с кольцевыми щелями 11, к которым присоединены ветви 12 коаксиальной линии 9. Между преобразователем 2 и электродом 7 установлен 1электрод 13 с раёмешенными напрютив отверстий 8 фокусирующими элементами, например радиальными проводящими цилиндрами 14.

Эмиттируемые активным слоем 6 заряженные частицы 5 проходят через перфо- рационные отверстия 8 мимо щели 11, фокусируются радиальными проводящими цилиндрами 14 и, ударяясь с большой скоростью в пьезоэлектрический преобразователь 2, возбуждают его кристаллическую решетку. В результате преобразователь 2 испытывает деформации растяжения (сжатия ) и порождает в окружающей излучатель среде акустические волны, частота которых равна частоте канализируемых коаксиальной линией 9 электромагнитных волн. Сфокусированные цилиндрами 14 пучки заряженных частиц .5 возбуждаются электромагнитным полем щелей 11, поэтому фаза акустических колебаний отдельных участков пьезоэлектрического преобразователя 2, на которые падают пучки, определяется электрической длиной ветвей 12 коаксиальной линии 9, Электрические длины ветвей 12 выбираются, исходя из условия компенсации пространственных набегов фаз относи- ельно выбранного фазового центра сферического излучателя (электрические длиньт ветвей 12 равны расстоянию от поверхности сферы до плоскости, перпендикулярной направленшо главного лепестка характеристики направленности). Электрическими длинами ветвей 12 управляют изменением магнитного поля фазовращателей от программно-вычислительного устройства в режиме поиска или от следящей системы, получающей сигналы рассогласования, например, от равносигнальной

зоны в режиме автослежения. Таким образом формируется квазиплоская акустическая волна в заданном направлении. Получаемый при этом коэффициент направленного действия приближенно равен удвоенному числу перфорационных отверстий 8 (КНД излучателя предлагаемого 35 -70).

Формула изобретения

30

Излучатель акустических волн, содер - жащий заключенные в герметичную акустически мягкую оболочку пьезоэлектрический преобразователь сферической формы, внутренний вкладыщ с электронагревателем и испускающим заряженные частицы активным слоем, окруженный сетчатым электродом- с перх}юрационными отверюти-

ями и канализирующую электрюмагнитные волны коаксиальную линию, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью полугения направленной характеристики излучения при одновременном обеспечении управления

положением главного лепестка в простран стве, сетчатый электрюд снабжен экр)ани- рованными высокочастотными контурами, к которым присоединены ветви коаксиальной линии, а между пьезоэлектрическим

преобразователем и сетчатым электродом установлен электрод с фокусирующими элементами, размещенными против перфорационных отверстий.

2. Излучатель по п. 1, отличающий с я тем, что экранированные высокочастотные контуры выполнены в виде тороидальных объемных резонаторов с кольцевыми щелями.

3. Излучатель по п. 1, о т л и ч а.ю щ и И с я тем, что фокусирующие элеметиты выполнены в виде радиальных токопроводяших цилиндров. Источники информации, принятые во вни- мание при экспертизе: № J 1. Авторское свидетельство СССР 365861, КЯ. Н 04 I 1/44, 1970. 2. Авторское свияетепьство СССР по заявке 2132523. ЕЛ. Н 04 R 1/44, 11.05Лб