Широкополосный фокусирующий пьезопреобразователь Советский патент 1979 года по МПК H03H9/04 B06B1/06 

(54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ФОКУСИРУЮЩИЙ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

сферически выпуклым, как на фиг. 1, так и сферически вогнутым.

Работает пьезопреобразователь следующим образом.

При приложении электрического, например импульсного поля к электродам 2 и 3 они вместе с осиованием пьезоэлемента 1, на котором расположены, смещаются вверх или вииз в зависимости от полярности прилагаемого напряжения. В силу линейности пьезоэффекта смещения в точности повторяют форму возбуждающих электрических импульсов длительностью до единиц ис и частотой заполнения до сотен МГц, если длительность этих импульсов меньще времени пробега ультразвуковых импульсов по телу пьезоэлемента 1 от верхнего основания до нижнего. Время задержки (пробега) ультразвуковых Импульсов в теле пьезоэлемента, являющегося одновременно ультразвуковой линией задержки, определяется высотой цилиндра 1 и скоростью звука в его материале. Так как основание, несущее электроды 2 и 3, имеет сферическую форму и электроды имеют круговую симметрию, то излучаемые этой поверхностью колебания фокусируются так, как это показано пунктиром на чертеже. Таким образом, собственно фокусирующий пьезопреобразователь, которым является поверхность, несущая электроды, оказывается естественным образом без какого-либо сочленения (склейкой, пайкой и т. д.), соединенным без переходных слоев с твердотельйой ультразвуковой линией задержки. Радиус кривизны поверхности с электродами и высота пьезоэлемента выбираются такими, чтобы точка фокуса лежала несколько ниже нижнего основания пьезоэлемента, т. е. в изделии, с которым он контактирует этим основанием.

Принципиальной особенностью изготовления гтредложенного пьезопреобразователя является то, что он поляризуется приложением постоянного электрического напряжения к тем же электродам 2 и 3. В результате этого вектор поляризации Р у их поверхностей имеет разное направление, и

вся поверхность под электродами 2 и 3 колеблется синфазно.

Щелевое углубление 4 необходимо для обеспечения возможности поляризации высоким постоянным напряжением. Кроме того, наличие такого углубления существенно выравнивает напряженность поляризующего электрического поля по площади электродов, а значит и распределение степени поляризации пьезоэлемента под электродами, что в свою очередь обеспечивает выg сокую равномерность амплитуды акустического давления во фронте излучаемых ультразвуковых колебаний

С помощью предложенного пьезопреобразователя удается излучать и принимать акустические видеоимпульсы длительностью

от 1-2нс до 1-2 МКС и радиоимпульсы длительностью-2-3 мкс с частотой заполнения от 0,5 до 250 МГц. Предложенный пьезопреобразователь несложен в изготовлении.

Формула изобретения

Широкополосный фокусирующий пьезопреобразователь, содержащий пьезоэлемент, одно из оснований которого выполнено плоским, а другое - сферически изогнутым, и два электрода, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазонов рабочих частот и длительностей излучаемых ймпульд сов, электроды расположены концентрично на сферически изогнутом осиоваиии пьезоэлемента и отделены друг от друга выполненным в нем щелевидным углублением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Домаркас В. И. и др. Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователи. Вильнюс, «Минтис, 1975, с. 192- 197.

0 2. Вопилкин А. X. и др. Теоретические исследования щирокополосных преобразователей,-«Дефектоскопия, 1977, № 2, с. 7-12.