SU1176972A1 - Составной пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь - Google Patents

Abstract

СОСТАВНОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРА/ ЗОВАТЕЛЬ, содержащий пьезоэлемент с расноложенными на его торцах волноводом и накладкой, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  эффективности излучени , накладка выполнена из аморфного материала, упругость которого не менее чем в 100 раз больше упругости материала волновода, а скорость распространени  звука в нем не менее чем в 1,8 раза меньше, чем в материале волновода, при этом толщина накладки S удовлетвор ет условию , где Т - период колебаний пьезоэлектрика; С - скорость распространени  звука в накладке . (Л о:) со ю

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике, в частности к возбуждению колебаний ультразвуковой частоты.

Целью изобретени   вл етс  увеличение эффективности излучени .

На чертеже изображен нредлагаемый преобразователь.

Преобразователь состоит из ньезоэлемента 1, на 1ротивоположнь х торцах которого установлены волновод 2 и накладка 3, причем волновод 2 выполнен из стали и закреплен на пьезоэлементе со стороны рабочего торца. Накладка 3 закреплена на нерабочем торце пьезоэлемента и выполнена из аморфного материала, упругость которого не менее чем в 100 раз больше упругости материала волновода , а скорость звука в нем не менее чем в 1,8 раз меньше, чем в материале волновода. Этим услови м удовлетвор ет, например, эбонит. Толн1ина накладки выбираетс  из услови  , где Т - период колебаний пьезоэлектрика; С - скорость распространени  звука в накладке.

Возбуждающее напр жение на пьезоэлемент подаетс  на электроды 4 и 5 от генератора (не показан).

Устройство работает следующим образом.

При подаче на электроды 4 и 5 пьезоэлемента 1, возбуждающего напр жени  такой частоты, при которой по толщине пакета укладываетс  четное число полуволн, происходит знакопеременное изменение его геометрических размеров, т. е. он начинает колебатьс . На фазе расширени  пьезоэлемента один из его торцов передает волну деформации волноводу и далее в окружаюn .iee пространство. Одновременно другой

торец пьезоэлемента передает волну деформации упругой накладке. При этом соотношение излучаемой преобразователем частоты и скорости распространени  звука в материале накладки выбрано таковым, чтобы за врем  половины периода колебаний пьезоэлемента -у- от фазы его наибольшего сжати  до фазы его наибольшего расширени  фронт волны деформации прошел в толщу накладки минимальный путь. В этом случае энерги  упругой дефор.мации концентрируетс  только в прилегающем к пьезоэлементу тонком слое материала накладки, что не позвол ет ей существенно погаситьс  в толще последующих слоев. Кроме того, поскольку фронт волны деформации успевает продвинутьс  лищь в прилегающие слои накладки, исключаетс  его сквозной проход через ее толщину в присоединенную массу окружающего поверхность накладки воздуха.

На фазе сжати  пьезоэлемента накладка в силу своих упругих свойств начинает оказывать на пьезоэлемент давление упругой, гибкой отдачи, что вызывает его дополнительное сжатие практически синфазно со сжатием самого пьезоэлемента. В результате его геометрические размеры уменьшаютс  на некоторую величину, что эквивалентно увеличению амплитуды его колебаний.

Применение в накладке материала с низкой скоростью прохождени  звука позвол ет существенно умень пить ее толщину, что целесообразно в смысле увеличени  усилий гибкой упругой отдачи.

Предлагаема  конструкци  преобразовател  позвол ет увеличить эффективность излучени  на 20-30%.

Claims (1)

1. СОСТАВНОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРА

   ЗОВАТЕЛЬ, содержащий пьезоэлемент с расположенными на его торцах волноводом и накладкой, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности излучения, накладка выполнена из аморфного материала, упругость которого не менее чем в 100 раз больше упругости материала волновода, а скорость распространения звука в нем не менее чем в 1,8 раза меньше, чем в материале волновода, при этом толщина накладки S удовлетворяет условию S>C-T, где Т — период колебаний пьезоэлектрика; С — скорость распространения звука в накладке.