Пьезокерамический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H04R17/00 

(54) ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к применению пьезокерамических преобразователей для работы в жидкой среде.

Известен пьезокерамический преобразователь, выполненный в виде пьезокерамической оболочки, заполненной резиноподобной массой, внешняя герметизирующая оболочка которого завулканизирована в одно целое с кабелем 1. .

Наиболее близким по технической сущности является пьезокерамический преобразователь, содержащий цилиндрический активный элемент с опорными втулками на концах, заключенный в установленную на нем с натягом резиновую герметизирующую оболочку равной толщины 2.

Недостатком такого преобразователя является небольшой срок службы из-за того, что при длительном пребывании в воде в результате диффузии воды через резиновую оболочку на поверхности активного элемента образуется пленка, которая, перекрывая электроды активного элемента, вызывает спад внутреннего электросопротивления преобразователя.

Целью изобретения является увеличение срока службы пьезокерамического преобразрвателя за счет предотвращения спада внутреннего электросопротивления из-за диффузии воды через резиновую герметизирующую оболочку.

Это достигается тем, что резиновая оболочка выполнена с переменной по длине преобразователя толщиной, уменьшающейся от его середины к концам, а на опорных втулках активного элемента выполнены кольцевые 10 канавки для сбора воды.

На фиг. 1 представлена конструкция преобразователя; на фиг. 2 - вариант схемы Электрического соединения пьезоэлементов.

Преобразователь содержит активный эле15мент, составленный из цилиндрических пьезоэлементов 1, склеенных торцами через соединительную диэлектрическую прокладку 2. К концам активного элемента приклеены опорные втулки 3 с кольцевой канавкой сбора воды 4. Поверх активного элемента установлена с натягом резиновая герметизирующая оболочка 5, выполненная с переменной по длине преобразователя толщиной, уменьшающейся от его середины к концам. Резиновая оболочка, помещенная с натягом поверх активного элемента, создает контактное давление D- E-S-Alt 1 где Е - модуль упругости резины; Ь - толщина оболочки; Д - натяг оболочки, равный разности наружного радиуса активного элемента и внутреннего радиуса оболочки в свободном состоянии; -средний радиус оболочки установленной поверх активного элемента. Толщина резиновой оболочки уменьшается по длине от середины к концам, поэтому, создаваемое оболочкой контактное давление также уменьщается от середины к торцам преобразователя пропорционально изменению толщины оболочки. В преобразователе с резиновой оболочкой одновременно с диффузией воды через оболочку происходит поверхностная диффузия воды по контактирующим поверхностям оболочки и активного элемента. При постоянном контактном давлении поверхностная диффузия воды имеет не направленный характер и приводит к образованию пленки воды между контактирующими поверхностями, что наблюдается в известном преобразователе с резиновой оболочкой равной толщины. При создании переменного контактного давления поверхностная диффузия воды становится направленной в сторону меньщих контактных давлений. В предлагаемом преобразователе благодаря заданному распределению контактного давления поверхностная диффузия воды направлена от середины активного элемента к концевым опорным втулкам. Здесь вода скапливается в кольцевых канавках сбора воды и практически не влияет на внутреннее электросопротивление преобразователя. Поверхностная направленная диффузия по контактирующим поверхностям происходит значительно быстрее, чем объемная диффузия воды через резиновую оболочку преобразователя и предотвращает тем самым образование пленки воды на поверхности активного элемента, вызывающей спад его электросопротивления. Внещнее гидростатическое давление, действуя равномерно по всей поверхности преобразователя, не влияет на ход поверхностной диффузии воды. Таким образом предлагаемое техническое рещение обеспечивает предотвращение спада внутреннего электросопротивления преобразователей с резиновой герметизирурщей оболочкой при длительном пребывании их в воде и позволяет увеличить их срок службы. Формула изобретения Пьезокерамический преобразователь, содержащий цилиндрический активный элемент с опорными втулками на концах, заключенный в резиновую герметизирующую оболочку, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы преобразователя, резиновая оболочка выполнена с переменной по длине преобразователя толщиной, уменьщающейся от его середины к концам, а на опорных втулках активного элемента выполнены кольцевые канавки . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 365861, кл. В 06 В 1/06, 1970. 2.Боббер Р. Гидроакустические измерения. М., «Мир, 1974, с. 279, рис. 5. 13.