Гидроакустический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H04R17/00 

статочно прочной, чтобы выдержать рабочее гидростатическое давление, и в то же время гибкой, чтобы обеспечить механическую развязку между колеблющейся частью и корпусом. Величина упругости неремычки такова, что резонансная частота перемычки совместно с центральной частью мембраны ниже частоты продольного резонанса пьезокерамического цилиндра совместно с центральной частью излучаюпдей накладки и тыльной накладкой. Такой преобразователь может работать при довольно значительных гидростатических давлениях, более 30-10 Н/м обеспечивая стабильность электроакустических параметров и надежную герметизацию 2.

Недостатком такого преобразователя является неэффективное использование поверхности рабочей накладки, так как в излучении фактически используется только центральная часть накладки.

Целью изобретения является , повышение акустической мош,ности преобразователя в режиме излучения и чувствительности в режиме приема.

Поставленная цель достигается тем, что поверхность контактирования рабочей накладки с корпусом выполнена полусферической.

На фиг. 1 представлен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - форма колебаний рабочей накладки преобразователя.

Преобразователь содержит колебательную систему, состоящую из пьезокерамического элемента 1, представляющего собой набор пьезокерамических щайб, склеенных между собой и через изолирующие щайбы 2 - с рабочей 3 и тыльной 4 накладками.

Колебательная система помещена в воздухозаполненный корпус 5 в виде стакана, образующий с накладкой 3 замкнутый объем и защищающий пьезокерамический элемент от воздействия гидростатического давления. Материал рабочей накладки - титан или алюминий, тыльной - сталь. По краю рабочей накладки выполнен полусферический выступ 6, которым она опирается на торцовую поверхность корпуса 5, при этом обеспечивается условие свободного опирания рабочей накладки 3. Частота резонанса изгибных колебаний пластины пропорциональна отношению толщины накладки к квадрату диаметра; а рабочее гидростатическое давление пропорционально отношению толщины накладки к диаметру. Размеры накладки выбираются, исходя из требований к диапазону рабочих частот и гидростатическому давлению, причем резонансная частота изгиба рабочей накладки должна быть ниже частоты нродольпых колебаний пьезокерампческого стержня с рабочей и тыльной накладками.

Электрически пьезокерамические шайбы соединены параллельно и выводы от положительных и отрицательных электродов

(на чертеже не показаны) через герметизирующее устройство выведены из корпуса преобразователя.

В режиме излучения при подведении электрического напряжения колебательная система излучает рабочей накладкой 3 в воду акустические сигналы, причем амплитуда колебаний рабочей накладки 3 максимальна на частоте подводимого напряжения, совпадающей с частотой механического резонанса продольных колебаний пьезокерамического элемента 1 совместно с рабочей 3 и тыльной 4 накладками, и на частоте резонанса изгибных колебаний рабочей накладки 3. В режиме приема преобразователь дает максимальное напряжение на электрических выводах нри воздействии на рабочую накладку 3 акустического давления с частотой, равной частоте электромеханического резонанса продольных колебаний колебательной системы нреобразователя и изгибных колебаний накладки 3.

Площадь эффективной поверхности нреобразователя онределяется следующим образом,

S,фф f(S)dS,

S

где /(5) - форма колебаний поверхности преобразователя.

Так, например, у свободно опертой по контуру пластины площадь эффективной

поверхности на частоте изгиба 5эфф -5,

3

а у зажатой по контуру пластины 5эфф

-5 где 5 - площадь всей рабочей 5

(нагруженной) поверхности пластины.

Приведенная форма колебаний рабочей накладки может быть приравнена к форме колебаний свободно опертой по контуру пластины.

В результате вынолнения рабочей накладки 3 с кольцевым полусферическим выступом 6 по ее краю, которым накладка опирается на торцовую поверхность стенки корпуса 5, обеспечиваются условия свободного опирания рабочей накладки 3, что влечет за собой увеличение площади эффективной поверхности, а следовательно, акустической мощности и чувствительности. Использование такого преобразователя в антеннах рыбопоисковых станций уменьшает вес, габариты и стоимость станции при обеспечении требуемой акустической мощности и чувствительности.

Формула изобретения

Гидроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический корпус в виде стакана и составной пьезоэлемент с рабочей накладкой, установленной на торцовой поверхности стакана, и тыльной накладкой,

Жестко скрепленной с пьезоэлементом, размещенный внутри корпуса, отличающийся тем, что, с целью увеличения акустической мощности, поверхность контактирования рабочей накладки с корпусом выполнена полусферической.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3460011, кл. Н 04R, 17/00, 1969.

2.Патент США № 3319219, кл. 340-8, 1965 (прототип).

/|,

j ww/tww ::

1

Фиг.1 1-