Резонансный электромеханический преобразователь Советский патент 1979 года по МПК B06B1/06 H04R17/00 

(54) РЕЗОНАНСНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

изобретение относится к области ультразвуковой техники, а именно, к электромеханическим преобразователям и может быть использовано в ненагруженных и слабо нагруженных ультразвуковых устройствах, например, для модуляции интенсивности излучения оптических квантовых генераторов в светОлучевых станках, а также в ультразвуковых инструментах для сварки тонких полимерных пленок и для некоторых видов хирургических операций.

Известен электроме}(анический преобразователь, содержащий возбудитель из пьезо активного материала и концентратор, при этом размеры возбудителя и концентратора выбираются равными полуволновой длине на резонансной частоте 1.

Недостатком известных электромеханических преобразователей является невысокий коэффициент преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является резонансный электромеханический преобразователь, содержащий стержневой возбудитель из пьезоактивного материала и ступенчатый концентратор с четвертьволновой выходной

частью, волновое сопротивление материала которого не превыщает волнового сопротивления материала возбудителя 2.

Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент преобразования вследствие неоптимального использования волновых свойств возбудителя и концентратора.

Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования.

Это достигается тем, что в предлагаемом резонансном электромеханическом преобразователе концентратор и возбудитель выполнены с соотношением длин

(1,,25)

fi,t- длины соответственно концентратора и возбудителя;

Хк, А - длина продольной звуковой волны соответственно в концентраторе и возбудителе.

На чертеже представлен описываемый преобразователь с пьезокерамическим возбудителем.

Преобразователь состоит из возбудителя 1, содержащего пьезокерамические шайбы 2, собранные в столик, который посредстBOM бо.гга 3 , с uijiHiiKoii диаметром, равным лиаметрх шайб 2, через шайбу 4 из пассивного материа:1а жестко соединен со стуненчатым концентратором 5. Длина пьезокерамическог.о возбудителя 1 равна I, а длина концентратора 5, выпо,;и1енного из материала е волновым сопротивлением, не превышающим волнового сонротивления возбудителя, например, из алюминиевого сплава, равна 2/.

При этом тонкая часть концентратора равна четверти длины продольной звуковой волны в концентраторе, а на ее рабочем торце приклеивают зеркало 6 для модуляции лазерного излучения.

Кроме того, место соединения болта 3 и концентратора 5 расположено в узле механических напряжений, т. е. на расстоянии половины длины волны от рабочего торца. Пьезокерамические диски поляризованы по толщине, имеют металлизированные боковые поверхности, которые поочередно соединены друг с другом и посредством проводников 7 и 8 присоединены к источнику питания 9. При этом длину возбудителя 1 и KOHIICHTратора 5 выбирают согласно данному предложению.

Устройство работает следующим образом.

Генератор настраивается на резонансную частоту по максимуму амплитуды рабочего торца концентратора 6. При этом выбирается частота, например, соответствующая второй гармонике колебаний. Усиление механических колебаний в предлагаемом резонансном электромеханическом преобразователе происходит, кроме известного технического решения в месте перехода толстой ступени в тонкую, дополнительно в месте скачка волновых сопротивлений материалов возбудителя и концентратора при сравнительно слабом уменьшении вынуждающей силы возбудителя.

Повышение коэффициента преобразова г: юстигается тем, что .место соединения

возбудителя и концентратора работает как своеобразный «ступенчатый концентратор. Использование предлагаемого резонансного электромеханического преобразователя позволяет существенно повысить эффективность ультразвуковых систем, использующих

такие преобразователи, так как например, при заданном токе в обмотке возбудителя у предлагаемого преобразователя значительно повышается колебательная скорость, а следовательно, и амплитуда колебаний на

его рабочем торце по сравнению с обычно используемыми и электромеханическими преобразователями.

Формула изобретения

Резонансный электромеханический преобразователь, содержащий стержневой возбудитель из пьезоактивного материала и ступенчатый концентратор с четвертьволновой выходной частью, волновое сопротивление материала которого не превыщает волнового сопротивления материала возбудителя. отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования, концентратор и возбудитель выполнены с соотношением длин

(1,2542,25) IK, t-длина соответственно концентратора и возбудителя;

Ах, Л - длина продольной звуковой волны концентратора и возбудителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).