Электроакустический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК B06B1/06 

(54) ЗЛЕКТРО АКУСТИЧЕСКИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области пр боростроения и может быть использова при изготовлении пьезоэлектрических низкочастотных излучателей. Известен электроакустический преоб разователь, выполненный целиком и& пьезоактивного материала в виде сферы Однако такой преобразователь вслед вие особенностей технологии не может быть изготовлен достаточно больших размеров и, следовательно, не обеспечивает требуемую мощность излучения в области низких частот. Известен также электроакустический преобразователь, выполненный в виде сферы и содержаший расположенные в меридиальных плоскостях пьезоэлектрические возбудители в виде дуг, закрепленных в полюсах сферы 2. Однако этот преобразователь также не обеспечивает эффективную работу в области низких частот из-за возникающего при противофазных колебаниях атдельных элементов преобразователя акустического короткого замыкания. Целью изобретения является повьш1е- ние излучаемой мощности в области низких частот. Поставленная цель достигается за счет того, что преобразователь снабжен скрепленными между собой двумя наружными полусферическими оболочками, при этом дуги возбудителя выполнены составными из двух равных частей с угловым размером каждой части, меньшей четверти окружности, концы этих частей прикреплены к введенным в устройство дополнительным упорам, закрепленным на внутренней стороне полусферических оболочек; разжимной упор выполнен в виде снабженной хвостовиком с резьбовым отверстием усеченной многогранной пирамиды с конической полостью и сквозными разрезами вдоль ребер и болта с конической частью между головкой и резьбой части дуги возбудителя вьтолнены составными в виде чередующихся 3 71 пьезоактивных призм и плоскях пассивных вставок; части дуги возбудителя ; вьтойнены в виде биморфнЫх .пьезоэлект рических элементов биморфные пьезо электркческие элементы выполнены в ви да чередующихся пьезоактивных призм и ПЛРСКИ.Х пассивных вставок; упоры, .расположенные в полюсах сферы, также прикреплены к внутренней поверхности полусферическах оболочек и выполнены разжимными. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый првобразов,атеаь; на фиг. 2 разжимной ynopj на фиг. 3 а,б vf в в& , рианты вьтолнения соответственно составного, изгибного и изгибного составного возбудителей. .Преобразователь состоит из скреплен ных друг с другом по экватору двух полусферических оболочек 1, возбудителей в виде дуг 2, прикрепленных с обес печением акустического контакта- к оболочкам, разжимных упоров 3 и сплошны упоров 4, жестко прикрепленных к полусферическим оболочкам, которые соединены друг с другом болтами 5, стягива щими полусферы за фланцы 6. Электрический сигнал подводится кабелем 7, пропущенный через герметичный сальник 8 Все активные элементы возбудителя включены параллельно друг другу. Конструкция разжимного упора показана на фиг. 2, где 9 - многогранная пирамида (в данном случае четырехгран ная) с хвостовиком Ю с резьбовым отверстием, куда заворачивается болт. 11, разжимая конической частью грани пирамиды. Конструкция и включение отдельньа частей активных элементов разных типов показаны на фиг. 3 а,б,в. Активные элементы возбудителя могут быть выполнены в в.иде набора чере дующихся пьезоактивньгх призм 12 (фиг. За) с электродами например, на косых гранях, и плоскопарадлельных пассивных вставок 13 (пластин, форма которых повторяет форму косых граней призм), 14 - часть полусферической оболочки. Соседние призмы для удобств электрического монтажа обращены друг к другу электродами одкрименных полюсов, и все одноименные электроды соед нены; друг с другом. На фиг. 3 б показано выполнение би морфного активного элемента, состояще го из двух оплошных пь,е 3окёрамичёскй.х дуг 15 и 16, одинаково поляризованных и склеенных друг с другом, при этом электроды разноименных полюсов попарно соединены друг с другом. Биморфные элементы могут быть выполнены и составными (фиг. 3 в) в виде чередующихся призм и плоскопараллельных пассивных вставок (как и в случае, представленном на фиг. За). При этом каждая из дуг собрана из одина.коврго числа одинаковых призм (с одним и тем же углом между косыми гранями), но плоскопараллельные вставки в каждой из дуг имеют разную толщину, верхние толще ниЖни-х, так что при одном и том же количестве призм и разных радиусах кривизны дуг;и элементов имеют одинаковый угловой размер, а они сами - плоские торцы. Кроме того, верхние призмы для удобства электрического монтажа ориентированы по полярности противоположно нижним (при электродах на косых гранях), и электроды призм верхнего ряда соединены с электродами призм нижнего противоположной полярности, а . электроды одноименных полюсов, напри-, мер, призм нижнего ряда соединены друг с другом и сигнальными электродами кабеля. Преобразрватель работает следующим образом. При подаче переменного электрического напряжения на электроды возбудителей последние совершают механические колебания и возбуждают сферическую оболочку, которая излучает звук : в окружающую среду. Резонансные частоты преобразователя определяются в основном резонансной частотой сферической оболочки, состоящей из двух жестко скрепленных полусферических оболочек и резонансных частот возбудителя, из которых самая низкая - частота, сортветствук)щая изгибной моде кРлебаний арки, представляющей собой, как минимум, двухслойную конструкцию:пьезоэлемент и сферическая оболочка. Эта частота также ниже и нижней резонансной частоты сферической оболочки Поскольку же сферическая оболочка достаточно жесткая колебания во всех ее точках на резонансной частоте возбудителя, которая существенно ниже резонансной частоты оболочки, будут синфазны, и, следовательно, реактивная составляющая сопротивления излучения меньше, чем при отсутствии оболочки. При большом угле дуги (около 180 |) и при незначительной относительной топшине системьг возбудитель плюс оболочка противофазных колебаний середины и концов дуг не происходит, поскольку оболочка при той же толщине жестче изогнутой пластины, а именно жесткость всей системы и определяют характер колебаний возбудителя. Таким образом, использование оболочки позволяет избавиться и от противофазньк колебаний отдельных точек самого возбудителя, что также приводит к уменьшению реактивной составляющей сопротивления излучения и, следовательно, к повьииению мощности излучеция. Использование разжимного упора, установленного в полюсах, создает возможность равномерного поджатия всех возбудителей к поверхности полусферичес кой оболочки и к сплошным жестким упо рам, что улучшает акустический контакт и сохраняет настройку всеч дуг на одну частоту. Использование составного активного элемента позволяет повысить чувствительность преобразователя за счет свойственной всем составным преобразователям возможности создания в материале преобразователя высоких электричеокк.х полей при малых напряжениях (благодаря малой толщине отдельных элементов составного преобразователя (призм). Использование биморфных элементов в свою очередь также способствует при определенных параметрах преобразователя увеличению чувствительности за счет увеличения амплитуды колебаний И1Х при одном и том же электрическом напряжении, при прочих равных условиях с возбу дителями, рассмот.рбннь1ми выше. Таким образом, на низких частвтах, соответствующих резонанснымчастотам изгибной моды колебаний дуг возбудителей, излучаемая описанным преобразователем мощность при заданном электрическом напряжении на в.ходе будет выше, чем у известных. Формула изобретения 1. Электроакустический преобразователь, выполненный в виде сферы и содержащий- расположенные в меридиальных плоскостях пьезоэлектрические возбудители в виде дуг, закрепленных в полюсах сферы, отличающийся тем, что, с целью повышения излучаемой мощности в области низки х частот, он снабжен скреш1енньп ли между собой двумя наружными полусферическими оболочками, при этом дуги возбудителя выполнены составными из двух равных частей с угловым размером каждой части, меньшей четверти окружности, концы этих частей прикреплены к введенным в устройство дополнительным упорам, закрепленным на внутренней стороне пЪлусферически.х оболочек. 2.Преобразователь по п. 1, о т л ичаюшийся тем, что разжимйой упор выполнен в виде снабженной хвоЬтовиком с резьбовым отверстием усеченной многогранной пирамиды с конической полостью и сквозными разрезами вдоль ребер и болта с конической частью между головкой и резьбой. 3.Преобразователь по п. 1, о т л и чающийся тем, что части дуги возбудителя вьтолнены составными в виде чередующихся пьезоактивных призм и плоских пассивных вставок. 4.Преобразователь по п. 1, о т л ичающийся тем, что части дуги возбудителя выполнены в виде биморфных пьезоэлектрических элементов. 5.Преобразователь по п. 1, о т л ичающийся тем, что биморфные пьезоэлектрические элементы вьтолнены в виде чередующихся пьеэоактивных призм плоских пассивных, вставок. 6.Преобразователь по п. 1, о т л v ающийся тем, что упоры, распооженные, в полюсах сферы также приреплены к внутренней поверхности полуферических оболочек и выполнены разимными. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 365861, кл. В Об В 1/06, 197О. 2.Авторское свидетельство СССР 398289, кл. В 06 Б 1/О6, 1972 прототип).