Устройство для формирования ультразвукового поля Советский патент 1979 года по МПК B06B1/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОЛЯ

.1

Изобретение относится к технической акустике, и может быть использовано для формирования ультразвуковых импульсов в линиях задержки модуляторах и других акустоэлектрических устройствах, используюйшх различные типы объемных и поверхностньах волн.,

Известно устройство для формирования ультразвукового поля по авт. ев, № 447174, содержащее пьезоэлемент с электродами, соединенными с управляемой электрической нагрузкой, величина реактивной части которой равна по модулю и противоположна по знаку сопротивлению статической емкости пьезрт элемента на рабочей частоте 1.

Недостатками известного устройства являются малое быстродействие, обусловленное необходимостью переключения дискретных элементов управляемой / электрической нагрузки,и класс формируемых ультразвуковых полей, ограниченный плоскими колебаниями пьезоэлемента по толщине.

Целью изобретения является увеличение быстродействия и расширение класса формируемых ультразвуковых полей.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве реактивная часть

электрической нагрузки пьезоэлемента выполнена в виде пьезоэлектрического резонатора, а активная часть - в виде делителя электрического напряжения соединенного с входом выпрямителя, к выходу которого подключен через радиочастотный фильтр электронный ключ. При этом в случае поверхностных ультразвуковых волн пьезоэлемент и пьезоэлектрический резонатор в1ыполнены в виде системы встречно-штыревых проводящих электродов, нанесенных на пьезоактивный материал, а для объемных ультразвуковых волн пьезоэлемент и пьезоэлектрический резонатор выполнены в виде продЬльно колеблющихся пьезоэлектрических стержней или радиально колеблющихся пьезоэлектрических дисков с проводящими электрическими обкладками.

На фиг. 1 схематически представлено описываемое устройство для формиро вания ультразвукового поля поверх-: . ностной волны; нафиг. 2 - устройство для формирования ультразвукового поля в продольно колеблющемся стержне; на фиг. 3 - устройство для формирования ультразвукового поля в радигшьно колеблющемся диске.

Устройство (см. фиг. 1, 2, 3) содержит пьезоэлемент 1 и пьезоэлектрический резонатор 2, электрически параллельно подключенные через делитель электрического напряжения 3 к выходу выпрямителя 4, выход которого лерез радиочастотный фильтр 5 подключен к выходу электронного ключа 6 с входными электродами 7 и 8, При этом пьеэоэлемент 1 и пьезоэлектрический резонатор 2 могут быть выполнены либо в виде системы встречно-штыревых проводяпщгх электродов (фиг. 1) в случае поверхностных ультразвуковых волн, hKGo в виде продольно колеблющихся пьезоэлектрических стержней (фиг. 2) или радисшьно-колеблющихся пьезоэлектрических дисков (фиг, 3) с проводящими &лектри 1ескими обкладками в случае объемных ультразвуковых волн.

Устройство работает следующим образом. С помощью падающей на ОЬезоэлемент 1 ультразвуковой волны в нем за счет прямого пьезоэффекта возбуждаются периодические электрические банйя, которые через делитель напряжения 3 подаются на вход выпрямителя 4, электрическое напряжение с выхода выпрямителя 4, сглаженное радиочастотным фильтром 5 используется для питания электронного ключа б.

В исходном положении на управляющие электроды 7 и 8 электронного ключа 6 подается отрицательное смещение, поэтому электронный ключ б заперт, и падающая на пьезоэлемент 1 ультразвуковая волна почти полнЪстью отражается от пьезоэлемента 1. Для изменения ультразвукового поля на управляющие электроды 7 и 8 подается положительное напряжение, в-результате чего сопротивление электронного ключа б резко уменьшается, и падающая волна почти полностью проходит через пьезоэлемент 1.

Таким образом, при изменении электрического напряжения на управляющих электродах 7 и 8 электронного ключа б практически синхронно изменяется и ультразвуковое поле пьезоэлемента 1 Электронное управление электрической нагрузкой пьезоэлемента позволяет

4

с тцественно увеличить его быстродействие, а выполнение индуктивной наг rpysKji пьезоэлемента в виде пьезоэлектрического резонатора позволяет повысить добротность акустоэлектричзской колебательной систа «л, что увеЛ.нчиввет эффективность работы всего устройства в целом. Кроме того, выполнение пьезоэлемента и пьезоэлектрического резонатора в различных видах позволяет .расширить класс формируемых

ультразвуковых полей.

Формула изобретения

Зо Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что пьезоэлемент и пьезоэлектрический резонатор выполнены в виде продольно колеблющихся пьезоэлектрических стержней с проводящими электрическими обгспадкгми.

А, Устройство по п. 1, 6 т л и чающееся тем, что пьезоэлемент и пьезоэлектрический резонатор выполнены в виде раДиально колеблющихся пьезоэлектрических дисков с проводящими электрическими обкладками.

Истрчники информации, принятые во внимание при экспертизе

7

.,3