Датчик измерителя интенсивности акустического поля Советский патент 1980 года по МПК B06B1/06 G10L1/00 

1

Изобретение относится к акует1|ческим измерениям и может быть использо-. вано для измерения интенсивности акустического поля в заданном направлении.j

Известен измеритель интенсивности акустического поля, содержащий пьезокерамическую сферу с установленными внутри нее биморфными пьезоакселеро-. Q метрами 1 .

Недостатком описываемого датчика является узкая полоса рабочих частот, ограниченная частотой первого резонанса биморфного акселерометра. .«с

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик измерителя интенсивности, содержащий сферический пьезоактивный элемент и установленные внутри него электричес- jn ки параллельно соединенные акселерометры в виде пьезопластин, деформируемых по толщине Ш

Указанный измеритель обладает широкой полосой рабочих частот, но не- 25 достаточно высокой чувствительностью акселерометров, что ограничивает его использование, не позволяя производить измерения интенсивности в слабых . полях, несмотря на то, что сигнал с . Q

датчика давления удовлетвор5 ет условиям измерения.

Цель изобретения - увеличение чувствительности датчика по колебательной скорости.

Указанная цель достигается тем, что визвестном датчике измерителя интенсивности акустического поля, содержацам сферический активный элемент и установленные внутри яего электрически соединенные параллельно акселерометры, они выпопнены в виде пьезокерамических полусфер с чередующимися по полярности полосовыми электродами, концентрически расположенными на внешней поверхности полусфер параллельно их торцам, жестко соединенными с инерционными грузами, расположенными внутри полусфер.

На фиг. 1 изображен общий вид предложенного датчика, разрез; на фиг. 2 - акселерометр общий вид.

Датчик состоит из активного элемента, выполненного из двух пьезокерамических полусфер 1 и 2 с электродами 3 и 4 на внешней и внутренней поверхностях. В«отверстия полусфер вклеены металлические основания 5 и 6, к которым прикреплены полусфе.рические акселерометры 7 и 8 с полосовыми электродами 9, соединенными одноименными полюсами между собой проводниками 10. К торцам полусфер 7 и 8 прикреплены инерционные грузы 11.и 12, Вывод электрических контактов осуществляется с помсяцью гибких экранированных кабелей 13 и 14, завулканизированных в герметичные втул.ки 15 и 16. Снаружи датчик покрыт слоем герметика или эпоксидного компаунда 17 для гидроизоляции.

Датчик работает следующим образом.

При воздействии звуковой волны сферический активный элемент датчика начинает совершать радиальные колебания расширения-сжатия, пропорциональные акустическому давлению, и осциллирующие колебания, пропорциональные колебательной скорости частид жидкости . Вследствие прямого пьезоэффекта на ее электродах возникает электрический сигнал, пропорциональный акустическому давлению, а на электродах акселерометров - электрический сигнал, пропорциональный колебательной скорости (после интегрирования в измерительном блоке), причем последний не зависит от радиальных колебаний активного элемента, благодаря противофазному включению акселерометров . После перемножения результирующий сигнал, пропорциональный интенсивности , подается на регистрирующий прибор.

Выполнение акселерометров в виде полусфер с полосовыиш электродами на внешней поверхности позволяет осуществить тангенциальную поляризацию в направлении меридиана. Такое напряжение поляризации совпадает с направлением колебаний акселерометров , т.е. колебания растяжения-сжатия полусферических акселерометров вызывают появление заряда на электродах, определяемого пьезомодулем «jj Кроме того, из-за малой толщины стенки .полусфер, в ней возникают большие механические Гнапряжения, способствукщие повышению чувствительности.

Сферическая форма акселерометров позволяет оптимально использовать внутреннее пространство сферической оболочки, служащей датчиком давления, а также разместить в их внутренних полостях инерционные грузы, способствукнцие увеличению амплитуды смещения акселерометров, а следовательно и чувствительности.

Использование акселерометров описанного типа позволяет повысить их 5 лствительность на 75-80% и измерить интенсивность слабых акустических полей.

Формула изобретения

Датчик измерителя интенсивности акустического поля, содержащий сферический активный пьезоэлемент и установленные внутри него электрически параллельно соединенные акселерометры, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности по колебательной скорости,, акселерометры выполнены в виде пьезо0 керамических полусфер с чередующимися по полярности полосовЕОМи электродами, концентрически расположенными на внешней поверхности полусфер параллельно их торцам, жестко соединен5 с инерционными грузами, расположЪнными внутри полусфер.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 243981, кл. G 10 L 1/00, 1969.

2.AkycTHKa и ультразвуковая техника. Вып. 9. Киев, Техника, с.37-43 (прототип).