Двухканальный пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H04R29/00 

(54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

f

Изобретение относится к области измерения переменных давлений в жид ких средах (например, в гидроакустике) и может быть использовано для контроля и изучения динамических характеристик поршневых пьезоэлектрических преобразователей в рабочих условиях.

Известно устройство для контроля выходных параметров кольцевого преобразователя магнитострикционного типа 1 .

Это устройство состоит из пьезоэлектрического элемента, закрепленного на внешней боковой поверхности магнитострикционного преобразователя. Электрический выход пьезоэлемента через автономный кабель подключен к усилителю с измерительным прибором . .

Контроль работы преобразователя осуществляется по показаниям измерительного прибора, на который поступает сигнал от пъезоэлектрического элемента при работе магнитострикционного. преобразователя в режиме излучения. .

Это устройство не обеспечивает возможности КОНТРО.ДЯ работы пре.обра

зователя в режиме приема и сложно по конструкции; так как предусматривает крепление пьезокерамического элемента на наружной поверхности преобразователя.

Наиболее.близкими по технической сущности к предложенному является гидрофон, в котором контроль чувствительности осуществляется путем по10дачи переменного напряжения по ав- тономному кабелю на встроенный излучатель-кошибратор и измерения сигнала от чувствительного элемента, подк.таоченного ко вторсму кабе.шо 2 .

15

Чувствительный элемент устройства .вьтолнен в виде тонкостенной оболочки из пъезоэлектричес сой керамики, заполненной воздухом, во внутренней;полости которой установлен излучатель-калибратор. Акустическая развязка чувствительного элемента и калибратора обеспечивается амортизационной пробкой.

25 Недостатками известного гидрофона являются следующие факторы: контроль чувствительности преобразователя осуществляется только на одной частоте - наивысшей частоте рабоче3Q го диапазона гидрофона, так как

чувствительный элемент возбуждается излучателем - калибратором через воздушный слой, который существенно снижает уровень контрольного сигнала внешнее переменное давление, измеряемое чувствительным элементом не передается на излучатель-калибратор, что значительно сужает функциональные возможности гидрофона.

.Цель изобретения - расширение области контроля чувствительности и частотных характеристик преобразователя на весь рабочий диапазон част

Цель достигается.тем, что преобразователь снабжен металлической поршневой мембраной и металлическим корпусом, вкотором соосно установлены выполненные в виде пъезопакетов чувствительный элемент и излучатель - калибратор, при этом излучатель-калибратор -размещен между поршневой мембраной и чувствительным элементом.

Устройство изображено на чертеже

Преобразователь состоит из цилиндрического металлического корпуса 1 с приливом 2 для ввода двух автономных коаксиальных кабелей 3 и 4, чувствительного пъезоэлемента 5, вьйтолненного в виде пъезопакета и размещенного в изоляционной втулке б, металлической поршневой мембрану 7 излучателя-калибратора 8, выполненного также,в виде набора пьезоэлектрических пластин и зажатого между чувствительным пъезоэлементом 5 и мембр.аной 7. Пъезоэлемен 5 подключен к коаксиальному кабелю 3, а пъезопластины излучателя-ка- либратора 8 - к коаксиальному кабелю 4, Поджатие пластин калибратора 8 к пъезоэлементу 5 осуществляется с помощью поршневой мембраны 7 снабженной -цилиндрической стенкой с резьбой для соединения с корпусом 1 преобразователя. Герметизация вводов кабелей 3, 4 в прилив 2 может быть выполйена путем вулканизации, а соединения мембраны 7 с корпусом 1 - посредством заливки в резьбовое соединение цементирующего состава на основе эпоксидных смол.

Предлагаемый двухканальный пре.образбватель работает следующим образом.

В. режиме приема измеряемое внешнее переменное давление.воздействуе на йоршневую мембрану 7 и через нее5 11ередается излуча телю-калибратору 8 и. чувствительному элементу 5, которые преобразуют механическое воздействие в электрические сигналы Эти сигналы затем поступают по автономным -кабелям --3, 4 на вход соответствующих электроизмерительных приборов, например, милливольтметров с высоким входным сопротивлением типа ВЗ-7 (на чертеже не показаны). Одновременное исследование процесса по двум автономным каналам позволит повысить надежность и качество измерений в особо сложных условиях.

В режиме контроля чувствительност и частотной характеристиКи преобразователя коаксальный кабель 4 от излучателя-калибратора 8 подключается к внешнему измерительному генератору (на чертеже не показан). На определенной частоте от генератора подается на излучатель-калибратор 8 переменное напряжение заданной величины и при этом измеряется сигнал на выходе преобразователя (т.е.сигнал от чувствительного элемента 5 на выходе кабеля 3). Повторяя эти операции на необходимом ряде частот (например, на третьоктавных частотах) , по результатам измерений судят о чувствительности и частотной характеристике преобразователя. Систематический контроль за работой преобразователя в рабочих условиях позволит судить о его стабильности и тем самым увеличить срок периодической поверки таких преобразователей органами метрологической службы (и сократить потери, связанные с демонтажом и повторной установкой преобразователей на объекте) .

Формула изобретения

Двухканальный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий чувствительный элемент и излучатель-калибратор с подключенными к ним двумя автономными коаксиальными кабелями, отлича. ющийся тем, что, с целью расширения области контроля

г чувствительности и частотных характеристик на весь рабочий диапазон частЬт преобразователя, ой снабжен металлической поршневой мембраной и металлическим корпусом, в котором соосно установлены выполненные в виде пъезопакетов чувствительный элемент и излучатель-калибратор, при этрм излучатель-калибратор размещен между поршневой мембраной и чувствительным элементом. Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе

1.Патен.т США № 3927552,

кл, Н 04 R 29/00, опублик. 1975.

2.Авторское свидетельство СССР o № 193325, кл. Н 04 R 29/00, 1966

(прототип).

7