Патент ссср 410822
О П И- (:- A Н И Е 41О822
И ЗО БР ЕТЕ H H $!
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 03.1.1972 (№ 1732886/18-10) М. Кл. В 06Ь 1/06 с присоединением заявки №
Приоритет
Государственный комите
Совета Министров СССР оо делам изооретекнй и открытий
Опубликовано 15.1.1974. Бюллетень № 2
УДК 534.232(088.8) Дата опубликования описания 26.V.1974
Авторы изобретения
Б. М. Вороичук, А. И. Шуляк и Л. А. Верещагин
Институт автоматики
Заявитель
АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ
Изобретение относится к технике излучения и приема звуковой и ультразвуковой энергии и предназначено для звуколокационных датчиков, работающих в газовой среде.
Известен акустический преобразователь, содержащий вибратор, элементы крепления вибратора и отражатель, Однако при работе в газах для излучения или приема акустической энергии в заданном направлении коэффициент преобразования вибратора полностью не используется, так как контакт со средой в этом направлении осуществляется только одной активной поверхностью.
Цель изобретения — увеличение коэффициента преобразования при работе в газовых средах.
Это достигается тем, что в цилиндрическом отражателе выполнена кольцевая выточка треугольного сечения, образованная двумя пересекающимися коническими поверхностями с прямыми углами при вершинах, расположенных на оси диаграммы направленности вибратора, размещенного на расстоянии, кратном длине акустической волны в озвучиваемой среде, от линии пересечения конических поверхностей и соединенного с отражателем с возможностью взаимного осевого перемещения, причем радиус вибратора равен радиусу окружности, по которой пересекаются конические поверхности.
На фиг. 1 показаны отражатель и вибратор, продольный разрез по оси; на фиг. 2 — вид по стрелке А; на фиг. 3 — разрез по Б — Б на фиг. i (отражающие поверхности, не затененные вибратором, линия их пересечения и форма плоскости, ограниченной ею, которая повторяет форму активной поверхности вибратора).
Акустический преобразователь содержит от10 ражатель 1, отражающая поверхность которого ооразована пересечением конических поверхностей, вершины которых лежат на одной оси с цилиндрическим стаканом 2 и вибратором 3, а образующие пересекаются под углом
ls 90 . Цилиндрический стакан 2 соединен с отражателем 1 с помощью подвижного соединепия, например резьбового. Внутри стакана 2 соосно с ним расположен вибратор 3 (например, пьезокерамический) с двумя параллель20 ными активными поверхностями, который охвачен обжимной обоймой 4. Обжимная обойма 4 вместе с вибратором 3 крепится к цилиндрическому стакану 2, например, с помощью тонких спиц 5. Размеры фигуры, образо2S ванной линией пересечения конических поверхностей, не больше размеров активной поверхпости вибратора 3. Такое крепление позволяет осуществлять осевое перемещение вибратора 3 относительно отражающей по30 верхности отражателя 1.
410822
Когда вибратор возбуждается, например, по толщине или по радиусу, обе активные поверхности его излучают акустические колебания с одинаковой фазой, но противоположно направленные. Для того, чтобы суммарное акустическое поле в заданном направлении было максимально, вибратор 3 с помощью цилиндрического стакана 2, обжимной обоймы 4 и спиц,5.устанавливают относительно отражателя 1 так, чтобы ось диаграммы направленности вибратора 3 совпадала с осью отражателя 1 и перемещают его в осевом направлении до тех пор, пока сумма расстояний между каждой активной поверхностью вибратора 3 и плоскостью, которой принадлежит линия пересечения конических поверхностей отражателя 1, не станет равна целому числу длин акустических волн в среде. При этом акустические колебания от плоскости вибратора 3, обращенной к отражателю, претерпев двукратное отражение от отражающих поверхностей отражателя 1, изменяют направление распространения на 180 и складываются в фазе в плоскости активной поверхности вибратопа 3, обращенной от отражателя.
Выполнение этих условий позволяет получать максимальный коэффициент преобразования и коэффициент направленности акустического преобразователя при заданных размерах вибратора 3 и значении рабочей частоты.
Размеры спиц 5 выбирают существенно меньшими длины акустической волны, чтобы последняя свободно огибала их с минимальными искажениями звукового поля.
В случае возбуждения вибратора 3 изгибными колебаниями, преобразователь работает аналогично, за исключением того, что сумма расстояний между каждой активной поверхностью вибратора 3 и плоскостью, которой принадлежит линия пересечения конических поверхностей отражателя 1, должна быть равна целому нечетному числу длин полуволн акустических колебаний в среде, так как в этом случае противоположные поверхности вибратора 3 излучают в противофазе.
При работе акустического преобразователя
lO в режиме приема все вышеуказанные соотношения также справедливы, кроме того, что направление распространения суммарных акустических колебаний меняется на 180, а сложение звуковых волн происходит на активных
1 поверхностях вибратора 3.
Предмет изобретения
2о Акустический преобразователь, содержащий вибратор, элементы крепления вибратора и отражатель, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования при работе в газовых средах, в цилиндри2g ческом отражателе выполнена кольцевая выточка треугольного сечения, образованная двумя пересекающимися коническими поверхностями с прямыми углами при вершинах, расположенных на оси диаграммы направленно ности вибратора, размещенного на расстоянии, кратном длине акустической волны в озвучиваемой среде, от линии пересечения конических поверхностей и соединенного с отражателем с возможностью взаимного осевого пез ремещения, причем радиус вибратора равен радиусу окружности, по которой пересекаются конические поверхности.
410822
Фиг. 2
Составитель Г. Терехова
Техред Л. Богданова
Корректор Е. Зимина
Редактор М. Андреева
Заказ 1120/4 Изд. М 1164 Тираж 565 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
