Обратимый электроакустический преобразователь и способ его градуировки Советский патент 1981 года по МПК H04R17/00 H04R29/00 

t

Изобретение относится к акустичесКИМ измерениям и может быть использовано для обеспечения эталонирования приемников и излучателей звуковых колебаний в том числе преобразователей, непосредственно установленных в труднодоступных натурных автономных рабочих условиях.

Известные конструкции обратимых электроакустических измерительных преобразователей, содержащих пьезоэлемент с нанесенными на его поверхности рабочими электродами, обладают общим свойством осуществлять преобразование акустической энергии в электрическую и наоборот

Недостатком указанных конструкций является возможная нестабильность параметров преобразователей и, как следствие этого, необходимость их периодической градуировки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . электроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический пьезоэлемент с.нанесенными на- его внутренней и внешней поверхностях электродами, выполненными сплошными 2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

способ, градуировки преобразователя, включающий электрическое возбуждение преобразователя измерение тока возбуждения и определение чувствительности по расчетным формулам ( метод самов 3 аимности) f 3.

Недостатком известного устройства и способа является невозможность самоградуировки преобразователя не10посредственно в рабочих условиях.

Цель.изобретения - обеспечение самоградуировки преобразователя.

Похзтавленная цель достигается тем, что в обратимом электрическом преоб15разователе, содержащем цилиндрический пьезоэлемент с нанесенными на его внутренней и внешней поверхностях электродами, один из электродов выполнен секционированным из отдельных

20 элементов в виде системы двух идентичных раЪочих секций, равномерно распределенных по поверхности преобразователя, и вспомогательной экранирующей секции, элементы которой располо25жены между злементёйда рабочих сек: хщй. .

При этом в способе градуировки преобразователя, включающем его электрическое возбуждение и измерение тока возбуждения, возбуждают преобразователь со стороны одной из рабочих секций и измеряют величину тока возбуждения и электродвижущую силу, возникающую на второй рабочей секции, а чувствительность вычисляют по формуле

,

где М - чувствительность преобразователя ,

и, ЭДС на второй рабочей секции преобразователя;

I-f ток возбуждения первой рабочей секции}

«J С частота градуировки/ акустическая гибкость преоб разователя, определенная со

стороны рабочей среды. На чертеже представлен предлагаемой преобразователь.

Устройство содержит пьезоэлектриЧ|еский радиально поляризованный цилиндр 1 с внутренним электродом 2 и секционированным внешним электродом 3, Секции электрически скоммутированы так, что представляют собой две идентичные равномерно распределенные по поверхности преобразователя группы 4 и 5, Для устранения электрической связи между этими группами расположена экранирупмая секция 6. Пара электродов 2-4 образует первый рабо.чий электрический вход преобразователя, а пара электродов 2-5 - второй рабочий вход преобразователя.

Самоградуировка предлагаемого преобразователя осуществляется следующим образом,

К первому рабочему входу преобразователя 2-4 подключают генератор электрических колебаний, производя тем сакым электрическое возбуждение преобразователя. Затем измеряют ток 1«2. возбуждения преобразователя и электродвижущую силу Ui возникшую при этом на втором электрическом входе (электроды 2-5. При этом экранирующий электрод 6 должен быть использован в качестве потенциального барьера (напрювер, эаземлеи. После завершения измерений чувствительность преобразователя вычисляют по формуле

,

Значение коэффициента С, имеющего физический смысл акустической гибкости преобразователя, определенной со стороны рабочей среды, может быть измерено экспериментгшьно по иэрестной методике в статическом режиме либо рассчитано по формуле

ав

ajrhrfEio

где a,h, радиус, высота и толщина пьезоэлектрического цилиндра, соответственно}

S - Плрщащь рабочей поверхности (5 21ГаЬ), К модуль Юнга материала

пьезоцилиндра,

Предлагаемые преобразователь и J способ его градуировки выгодно отличаются от известных тем, что не требуют дополнительной акустической аппаратуры и могут обеспечить самоградуировку преобразователя в его Q рабочих условиях - в измерительных бассейнах, камерах, трубах, а также в условиях морских полигойов.

Так как предлагаемый преобразователь приобретает свойство самоградуироваться в любых условиях,, то он мо5 жет быть использован как эталонный приемник (излучатель звукового давления, что в конечном счете может привести к повышению точности гидроакустического эксперимента в цеЛом, 0

, Формула изобретения

о

1.Обратимый электроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический пьезоэлемент с нанесенными на его внутренней и внешней поверхностях электродами, отличающийс я тем что, с целью обеспечения самоградуиройки преобразователя, один иэ электродов выполнен секционированНЫ1 из отдельных элементов в виде сисTeiASt двух идентичных рабочих секций, равномерно распределенных по поверйности преобразователя, и вспомогательной экранирующей.секции, элементы которой расположены между элементами рабочих секций.

2,Способ Градуировки преобразователя по п, 1, включающий его электрическое возбуждение и измерение тока возбуждения/ отличающийс я тем, что электрически возбуждают преобрс13ователь со стороны одной из рабочих секций, измеряют величину тока возбуждения и электродвижущую силу, возникшую на второй рабочей секции, а чувствительность вычисляют по формуле

.

где М - чувствительность преобразователя;Цд - ЭДС на второй рабочей секции

преобразователя,

3, - ток возбуждения первой рабочей секции;

ив.- частота градуировки С - акустическая гибкость пре- образователя, определенная со стороны рабочей среды.

Источники ИНфОрМ 1ЦИИ,

принятые во внимание при экспертизе

1, Ананьев А,А, керамические поием1шки звука, М,, Изд-во АН СССР, 1965, с, 110,

2. Воббер P. Гидроакустические измерения. М.,, Мир, 1974, с. 276 (прототип).

З.Колесников А.Е. и др. Акустические измерения в судостроении.Л., Судостроение ,1966,с.59-60 (прототип);

«