Пъезоэлектрический преобразователь крутильных колебаний Советский патент 1980 года по МПК H04R17/00 

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ троды соединены так, что наружные из них имеют потенциал одного знака, а внутренние - другого знака. Образованно таким образом биморфное кольцо имеет четыре кольцевые накладки 5, 6, 7, 8, склеенные с ним. Накладки могут быть выполнены из металлов, сплавов и керамики. Наружные поверхности накладок имеют двойную кривизну и образуют после их приклейси к бик орфному кольцу то кругового поперечного сечения. Для достижения максимальной эффективности то может быть вьшолнен целиком из пьеэо- активного материала, В этом случае одн ко .возрастают технологические трудности в изготовлении преобразовател Ри В представленном на фиг.1 схемати ческом изображении преобразователя ис пользуются пьеэо керамические кольца с осевой поляризацией, аналогично тому, как 20 это осуществляется в цилиндрических пьезокерамических преобразователях. Работа устройства происходит следук « щим образом. При подаче возбуждающего электрического напряже шя на электроды устройства в биморфном кольце возникает крутящий момент, который приводит к кру тильным колебаниям тора. При перемененной форме внешних поверхностей накладок преобразователь не возбуждает в среде звуковых волн, возбуиодаются лишь вязкие .волны, т.е. преобразователь является чис то крутильным,- . Резонансная частота колебаний р определяется крутильной жесткостью и эффективной плотностью материала кольяца. Для материалов накладок, близким по своим свойствам к пьезокерамике, резонансная частота может быть. подсчитана по фомуле: где а - средний радиус кольца, Е - модуль Юнга пьезокерамики, р - ее плот1юсть, т.е, для одной и той же частоты радиус преобразователя будет в несколько раз меныае, чем для известных. Преобразова тель может быть также выполнен способ ным работать на ряде резонансных частот - частотах О,1,2,... и т.д. юд, характеризующихся соотве;гствукяш1М числом 05 Эти частоты определязловых диаметров, тся по формуле: ----- / (,.,-7. тГ21Са ар где i г 0,1,2... Возбуждение преобра ювателя на высших модах может быть осуществлено известными способами, применяемыми при возбузкдении высших мод радиальных колебаний в 1шлиндрйческих преобразователях, например, путем противофазного возбуждения дуговых элементов кольца. Закрепление преобразователя может быть осуществле1Ю наиболее просто с покющью гибкого подвеса, Более жесткое закрепление преобразователя колеблющегося на нулевой моде, достигается использованием тонкого метат л 1ческого стерж11я, вставленного в отверстие в торе и жестко соедилешюго с ним в центральной точке, как показано на фиг.2, В зависимости от требований к креплению может быть использовано два или три аналогичных стерж11я, расположе ных под углами друг к другу в средней плоскости тора, Закрепление преобразователя, колеблю- щегося на первой моде, иллюстрируется на фиг.З, /Металлическая пластинка встав- . ляется в разрез тора по диаметральной узловой плоскости и жестко скрепляется с ним, Крвидение этого типа обеспечивает шшимальные вдасимые потери колебательной энергии, Фо рмула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь крутильных колебаний, состоящий из плоского пьезокерамиг1еского кольца с электродами и накладками, отличающийся тем, что с целью снижения габаритов, он снабжен вторым плоским пьезокерамическим кольцом с электродами, образующим с первым кольцом биморфкую систему, а накладки выполнены в виде ко- лед, придающих преобразователю форму то ра кругового поперечного сечения, причем средняя окружность тора совпадает со средней окружностью биморфной системы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Бергман Я. Ультразвук, М, Изд,И,Л. 1956, с, 97-98, 306-ЗО8, 2,Источники мощного ультразвука, Наука, 1967, с, 295-ЗО6.

S «