Пьезоэлектрический акустический преобразователь

Предлагается пьезоэлектрический акустический преобразователь, который содержит корпус, с размещенной в нем мембраной выполненной в виде упруго закрепленной относительно корпуса посредством гофр пластины. На внутренней стороне мембраны жестко закреплен пьезокерамический диск, высота которого h находится в пределах от 0,25 мм до 0,5 мм, а диаметр D находится в пределах от 18 мм до 28 мм. Мембрана и пьезокерамический диск установлены с возможностью подачи электрического сигнала.

Полезная модель относится к пьезокерамическим преобразователям изгиба и служит для преобразования электрической энергии в механическую, с целью создания колебаний гасящих звуковые волны, в частности, для наложения вибропомехи на вызываемые речевым сигналом вибрации.

Из патентной литературы известен акустический вибрационный генератор, подключенный к источнику электрической энергии, выполненный в виде пьезоэлемента, который установлен между стеклами рамы (Патент США №6023123, кл. H 01 L 41/08 (310/322) от 08.02.2000 г.).

Однако это известное устройство имеет ограниченное применение. Наиболее близким к предложенному является акустический преобразователь, содержащий корпус с мембранным элементом из композиционного материала типа сандвич с пьезокерамическим диском и мембраной, образующими мономорфный вибратор с колебаниями изгиба, и соединительным слоем, у которого пьезокерамический диск способен колебаться в режиме плоских колебаний, преобразуемом за счет коэффициента поперечного сжатия в режим колебаний по толщине, который после его трансформирования соединительным слоем с малым полным акустическим сопротивлением совместим со средой распространения. (Патент США №6353277, кл. H 01 L 41/08 (310/324) от 05.03.2002 г.).

Недостатком известного устройства является сложная система передачи колебаний пьезоэлемента.

Технической задачей предложенной полезной модели является создание простого в конструктивном исполнении устройства защиты от утечки звуковой

информации посредством возбуждения вибрационных колебаний в различных элементах тонкостенных конструкций (остекление оконных проемов, металлическая обшивка дверей, короба воздуховодов и т.д.), толщина которых h6 мм, которое обеспечивает получение колебаний с заданной амплитудно-частотной характеристикой.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что мембрана выполнена в виде упруго закрепленной относительно корпуса посредством гофр пластины, на внутренней стороне которой, обращенной к корпусу, жестко закреплен пьезокерамический диск, высота которого h находится в пределах от 0,25 мм до 0,5 мм, а диаметр D находится в пределах от 18 мм до 28 мм, при этом пластина и пьезокерамический диск установлены с возможностью подачи электрического сигнала. Пьезокерамический диск выполнен из пьезокерамики марки ЦТСНВ-1, а толщена пластины составляет от 0,1 мм до 0,2 мм.

На фиг представлена схема пьезоэлектрического акустического преобразователя.

Пьезоэлектрический акустический преобразователь содержит плоский корпус 1 с мембраной, которая выполнена в виде плоской пластины 2 с гофрами 3, посредством которых она упруго закреплена относительно корпуса 1. Пьезокерамический диск 4 (пьезоэлемент) жестко закреплен например, посредством жесткого клеевого соединения, на внутренней стороне пластины 2, которая обращена к корпусу 1. Пластина 2 и пьезокерамический диск 4 установлены с возможностью подачи электрического сигнала посредством подводящего кабеля 5 через штуцер 6, размещенный в стенке корпуса 1.

Пьезоэлектрический акустический преобразователь работает следующим образом.

Пьезоэлектрический акустический преобразователь предназначен для возбуждения вибрационных колебаний в различных элементах тонкостенных конструкций, с целью маскировки информативного акустического сигнала в помещении. Для ввода в эксплуатацию преобразователь внешней стороной пластины 2 должен быть жестко прикреплен, например, приклеен к плоскости возбуждаемой конструкции с помощью тонкого слоя клея, обладающего высокой жесткостью.

После этого преобразователь подключается к внешнему источнику электрического напряжения через подводящий кабель 5. За счет поперечного пьезоэффекта, пьезокерамический диск 4 совершает радиальные колебания, которые через пластину 2 и жесткое клеевое соединение создают тангенциальные деформации элементов конструкции, к плоскости которой он прикреплен.

В тонких конструкциях (мембраны, оболочки) тангенциальные деформации сопровождаются деформациями изгиба. Таким образом, при подаче на вход преобразователя переменного электрического напряжения, в тонких конструкциях возбуждаются вибрационные колебания с тем же спектром, что и информативный сигнал, которые его маскируют, причем помеховый сигнал не менее чем в 10 раз превосходит величину информативного сигнала.

С целью получения максимальных радиальных усилий высота пьезокерамического диска h находится в пределах от 0,25 мм до 0,5 мм, а диаметр D в пределах от 18 мм до 28 мм. Толщина пластины 2 составляет от 0,1 мм до 0,2 мм, что обеспечивает наиболее полную передачу деформаций от пьезоэлемента защищаемой конструкции. В предложенной конструкции пьезоэлектрического преобразователя пьезокерамический диск выполнен из пьезокерамики марки ЦТСНВ-1, которая обладает наилучшим сочетанием

величины поперечного пьезомодуля d₃₁=203 Кл/Н*10 ^-12 и коэффициента электромеханической связи К=0,7 (см. Проектирование датчиков для измерения механических величин» под ред. д.т.н. Е.П.Осадчего изд. «Машиностроение», Москва, 1979 г.).

Наличие упругого гофра 3 исключает шунтирующее влияние жесткого корпуса.

Пьезоэлектрический акустический преобразователь имеет простую надежную конструкцию, высокоэффективен и может быть использован в целях защиты информации, полностью удовлетворяет современные требования защиты информации от утечки по виброакустическим каналам.

1. Пьезоэлектрический акустический преобразователь, содержащий корпус, мембрану и пьезоэлектрический диск, отличающийся тем, что мембрана выполнена в виде упруго закрепленной относительно корпуса посредством гофр пластины, на внутренней стороне которой, обращенной к корпусу, жестко закреплен пьезокерамический диск, высота которого h находится в пределах от 0,25 до 0,5 мм, а диаметр D находится в пределах от 18 до 28 мм, при этом пластина и пьезокерамический диск установлены с возможностью подачи электрического сигнала.

2. Пьезоэлектрический акустический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пьезокерамический диск выполнен из пьезокерамики марки ЦТСНВ-1.

3. Пьезоэлектрический акустический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что толщина пластины составляет от 0,1 до 0,2 мм.