Составной акустический преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01V1/52 

(54) СОСТАВНОЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ кого напряжения питания в спучае бопьшо топшинь пьезоппастин (бопее 7 мм) ипи невысокая эффективность при уменьщенин толщины гшастин, Наиболее близок по технической сущности к предложенному преобразоватепь 2 , в котором для пониж- ния чвстоты собственных колебаний к магкитострйкционному сердечнику с обмоткой возбуждетшя ггрисоединйют пассивнуто .массу. Например, цилиндрический хфеобразова депается толстостенным (толщина стенки более 1/10 диаметра) и изрезанншл по внзггреннему диаметру для уменьщения его радиальной упругости. В этом crtj ae учйстки. сердечника, не имеющие bnnotaKOCTH i lib окружности, будут Шляться пассивными присоединенными масса- ми. уменьшение отношения упругости к эффективной массе приводит к снижению собственной резонансной частоты преоб разоватепя. Недостатком преобразователя явпя ется резкое уменьшение отдаваемой мощйости (более чем на порядок) за счет влияния пассивной присоединен:ной массы рассеяния мапштного потока в область массы и уменьшения магнитного потока В наружной слое магнитопровода. Цель изобретения - увеличение эффек тившсти преобразователя при снижении собственной частоты. Согласно изобретению, поставленная цепь достигается геи, что в. преобразователь, содержащий активный магнито- спгрикдионный сердечник с присоединенной массой, обмотки возбуждения и связующе вещество,В качестве присоединенной мас сь1 установлена пьезйкёрамика, электроды которой соединены с шлводами обмотки,, например вторичной, магнитострйкционно го серйечнйка, а сердечник скреплен с пьезокерамикой. На фиг, I, 2 показан предложенный преобразовательд продольный и поперечны -разрезы. /. - - ;;;::.- , -.. Акустический преобразователь содержит магнитострикци онньШ цилиндрический тонкостенный сердечник 1, склеенный из ленты пермендюра 50 Кф, толщина которой обусловлена необходимостью снижения частоты за счет присоединенных масс изоляционный спой 2, котВрый наносится на сердечник с цепью увеличения надежности два иш три раза5 высоковольтную обмотку 3 для возбужденна пьезокерамики| взолякионвый слой 4, нанесенный на высоковольтную обмотку ХтОсяе ее намот 6 71 .4 ки)| электрическую обмотку 5 йоабужденин магнитоотрикционного серде ника 1, секционную пьезокерамику 6, расположенную по цилиндру и пол$физованную таким образом, что при ее возбуждении от обмотки 3 используется пьезомодуль d 33 склеивающее вещество 7} входное амортизационное кольцо 8 уплотнения; проме-, жуточныэ упдотнительные кольца 9; контактные проводники 10, которые соединяют положительные электроды (например} вверху) и отрицательные электроды (например, внизу) преобразователя. Преобразователь возбуждается напряжения на электрическую обмотку 5, эффективная индуктивность которой является согласованной нагрузкой для генератора возбуждения, . , Связь обмоток через сердечник приводит к трансформации и повышению напряжения на вторичной обмотке 3, к одному концу которой присоединяются все по ложитвльные электроды пьезокерамических пластин к другому - все отрицательные. Индуктивность данной, обмотки подбирается таким образом, что она составляет с суммарной емкостью пьезокерамических пластин электрический колебательный : тур с собЬтвенной резонансной частотой, равцрй резонансной частоте механических колебаний магнитострикционногь сердечника I, с учетом понижения ее за счет присоединенной массы. Это частично компенсирует уменьшение добротности магнитострикционного сердечника, которое возникает из-за уменьшения то тцины стенки, и увеличивает его электроакустический КПД. Пьезокерамические пластинки , которые играют ропь присоединенной массы для магнитострикционного сердечника 1, возбуждаются от высоковольтной обмотки 3 и поэтому вносят определенную долю а энергию упругих колебаний и этим увеличивают КПД преобразователя и его эффективность. За счет того, что вся обмотка 3 находится в залитом.состоянии, надежность преобразователя по высоковольтному .пробою резко возрастает. При импульсном возбуждении преобразователя через ключевую схему к индуктивности обмотки 5 подбирается накопительная разрядная емкость, чтобы образуемый ими контур соответствовал также необходимой резонансной частоте. Это способствует дополнительному увеличению эпбктро акустяч9ского КПД. Вывогиы первичной обмотки 5 преобрааоватепя имеют запитые изоляционным гермбтиком (склеивающим веществом) уппотнительные резиновые кольца, которые обеспечивают герметичность при внешних гидростатических давлениях и из менениях температуры. Они нанизываютсй на выводы после намотки (перед заливкой). На фиг, 3 изображен выходной сигнал предложенного преобразователя, снятый с экрана осциллографа С1-16 (диаметр пр&образователя 88 мм); на фиг, 4 - сигнал серийного преобразователя СПАК-2 (од.на клетка на горизонтальной оси равна . 100 МКС, по вертикали отложена Относительная амплитуда),. Возбуждение преобразователей осущест,влилось путем разряда емкости Се 1,0 мкф через полупроводнико§ый тиристорный ключ, Напряжение на емкости 900 в. Преобразователи в момент возбуждения нахо аипись в модели скважины, заполненной водой. Упруги импульс принимался шщэокопойоевьгм приемником, находящимся в скважине, 6 2 м от излучателя. Условия для возбуждения и приема обоих преобразователей иден:тичные, : . Результаты Испытаний показывают, что эффективность предложенного преобразователя выше, чем известного, Акустический преобразователь (в скважинном варианте) при сохранении максимального диаметра мм) излучает низкочастотный упругий импульс с бидимой частотой 10-12 кГц, при этом имеет большую амплитуду (по сравнению с амп- литудой серийного). В прототипе с пош жением частоты излучаемая мощность значительно уменьшается ( в 15 раз). Преобразователь может быть эффективным в случаях, когда требуется шить (в целях противопожарной безопаоHOCTt или увеличить (с целью уменьшения потерь в длинныхлиниях передачи) подводимое напряжение, при его примён&нии в технологическом оборудовании. Он может быть использован и как приемный акустический преобразователь. Формула изобретения Составной акустически1й преобразов тепь, с6Дёржйа 1Й активный магнитострикционный преобразователь с активным маг нитострикииоНным сердечннкбм и присоединенной к нему массой и, обмотку возг. буждения, о т л и ч а ю ui и и с я тем, что, с целью увеличения эффективности преобразователя при снижении собственной частоты, в качестве присоединетшой массы в нем установлена пьезокерамика, электроды котРорой соединены с выводами о мотки возбуяадения магнитострикционного сердечника лотЙрый скреплён с пьезокерамнкой., Ниточники информации, прин$ггые во нимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР sji 440810, кл, Н 04 1 17/00, 1972, 2, Геология в разведка , 1975, № 6, , 144,

Фиг. 2