Резонансный однополуволновый акустический преобразователь

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВДЬСТВУ (11) 621133

1 I5

""> i. т„ .

6 Ф (51) М. Кл.

Н О4 Ц 17/ОО (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлеио29.О7.75 (21)216O293/18-1О с присоединением заявки №

Гасударственный намвтет

Саввтв Мнннстрав СИР аа девам нввбретеннй н еткрытнй (23) Приоритет (4З) (публиковаио25.08.78.:Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания 12.07.78 (53) УДК 534.232 (088. 8) A. H. Гапьперина (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) РЕЗОНАНСНЫЙ ОДНОГ1ОЛУВОЛКОВЫЙ

АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электроакус тике и упьтразвуковой технике и может быть использовано в установках, содержащих эпекгроакусгические преобразовагепи и концентраторы амппитуды копебаний.

Известны резонансные однопопувопыовые акустические. преобразовагепи, содержащие пье.зоэпеменгы и часготопонижающпе накпадки, из которых рабочая накпадка одновременно явпяется концентратором(1) t2j . щ

Однако пьезоэлементы в этих конструкциях распопожены в узповых обпасгях (с преимущественным распопожением центрапьных сечений пьезоэпеменгов в узловых сечениях); часть рабочей накпадки д испопьзуется дпя прикреппения преобразоватепя к защитному кожуху, и, снедоватепьно, участок рабочей накпадки с уменьшающимся сечением занимает TonbKo часть четвер тьиопнового участка преобразова те- 20 пя, что в бопьшинстве случаев не может дать, необходимый коэффициент усипения амппитуды.копебаний.

Наибопее бпизким по технической сущности к предпоженному явпяется однопопу- 25 вопновый преобразователь, содержащий пьезоэлементы и пассивные частотопонижаюшие накпадки, одна из которых sansercs концентратором амппигуды копебаний (3)

Однако размещение пьезоэпементов вбпизи пучности амппитуды копебаний повышает предеп подводимой к преобразоватепю мощности, но пчи этом уменьшается его КПД. цепь изобретения - повышение КПД резонансного однопопувопнового акустиче-. ского преобразоватепя. цепь достигается тем, что частотопонижающая накпадка между изпучающим торцом пьезоэпеменгов и узповым сечением преобразоватепя выпопнена не превышающей О,4 рад.

На чертеже изображен предпагаемый преобр азова гепь.

Преобразоватепь содержит пьезоэпементы 1 и 2, нерабочую частотопонижающук накпадку 3 и рабочую частотопонижающую накпадку 4, явпяющуюся одновременно концентратором амппитуды копеба621133

3 ний. Пьезоэпементы 1 и 2 распопожены в первом чегвертьвопновом участке преобрвзоввтепя, эакпюченном между узповым сечением О-О и выходным торцом

А нерабочей накпвдки, так, что вопновая дпина участка рабочей нвкпвдки 4, звкпюченного между узловым сечением

0 -О и пьезоэпементом 2, не превышает

О,4 рад. Весь второй четвертьвопновый участок преобразователя, явпяющийся ча!

О стью рабочей накладки 4 и закпюченный между уэновым сечением О О и рабочим концом В, выпопнен с уменьшающимся сечением и так, что скорость уменьшения сечения в зоне Х, представпяющая собой, например, катеноидвпьный участок с небопьшой вопновой дпиной,, явпяется максимвпьно возможной но усповию прочности и надежности работы преобразоватепя; в оствпьные зоны - зона ll явпяегся, например, коническим участком, зона 1П - коническим участком меньшей крутизны, зона 1У - ципиндрическим участком — выпопнены так, что скорости уменьшения сечения в них и соотношение между их вопновыми дпинами обеспечивают допопнитепьный максимапьно возможный по усповию отсутствия иэгибных копебвний вкпад в получение требуемого коэффициента усипения. Вся рабочая накпвдка 4, вкпючающая 3р основную часть концентратора, закпючениую между сечениями О-О и С-С, и инструментапьную часть, эакпюченную между сечением С-С и рабочим концом В, выпопнена пибо зв единое цепое, как изображено на чертеже, пибо с рвэъел1ол по сечению С-С. Часть участка рабочей нвкпадки 4, звкпюченнвя между пьезоэлемента-, ми 2 и узповым сечением О-О, дпина которой 6 соответствует волновой дпине, не 40 превышающей О, 35 . р ад, вы по пне на с н аружной резьб и и предназначена дпя при.соединения к преобрвзоватепю защитного кожуха. Питание преобрвзоввгепя or генератора подается с помощью проводов 5 и 6 на контактные прокпадки 7, 8 и 9, распопоженные между каждым пьезоэпементом и соответствующей накпадкой и между пьезоэпеменгами.

Громе указанного варианта конструк- 50 ции резонансного преобразоватепя с концентрацией амппитуды копебвний, возможны и другие варианты. При этом рабочая накпадка, явпяющвяся одноврел енно концентратором, может быть выполнена првкти- 55 чески с пюбой инструментвпьной частью, заданной заквзуиком, в виде пюбого чиспа зон с разными законами уменьшения сечения (в тол чиспе и из одной зоны).

Еспи накпадка должна быть выпопненв с 60

4 разъемной инструменгапьной частью, например, при необходимости замены инструментов ипи выпопнения инструментальной части из мвтериапа, отпичного от материвпа накпадки, го место разъема выбирают, исходя из требований минимума потерь в разъеме и конструктивнык сообра« жений.

Предпагаел1ый резонансный преобрвзоватепь может быть выпопнен с любым коничеством пьезоэпементов (в roM чиспе и с одним пьезоэпементом), а также в спучае применения бопьшего чиспа частотопонижающих накпадок, в частности. пви напичии еще промежуточной нвкпадки, рвспопоженной между пьезоэпементами. Соединение эпементов преобразоввтепя между собой осуществпяется пюбым известным способом, например стягиванием его с помощью винтового ипи боптового соединения, скпеиввнием, сочетанием стягивания со скнеиванием и r.д. При стягивании преобраэоватепя с помощью винтового ипи боптового соединения применяется пибо специапьная гайка, пибо в качестве гайки испопьзуегса нерабочая частогопонижвющая нвкпадка.

Предпвгаемый однопопувопновый преобраэоветепь может найти применение при разработке упьтрвзвуковых преобразоввтепей разной мощности в спучаях, когда гребуегся попучить относигепьно бопьшую вмппитуду копебаний при возможно меньших продопьных и поперечных размерах преобр азова тепя, спедовв тепьно, при бопьшом коэффициенте усипения и возможно меньшем нагреве, т.е. при достаточно бопьшом КПД, Особенно эффективно применение таких преобразоввтепей в упьтразвуковых медицинских инструментах дпя резки и сварки биопогических тканей, дпя которых, кроме указанных выше требований, существенным явпяется требование отсутствия изгибных копебаний инструментов.

Формупа изобре гения

Резонансный однопопувопновый акустический преобразоявтепь, содержащий пьезоэпементы и пассивные чвстогопонижающие нвкйадки, одна из которых является концентратором амппитуды копебвний, выпопненным с ппощвдью сечения, уменьшающейся от уэпового сечения преобрвзоввтепя до рабочего конца собственно инструмента, о т и и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД

5 частотопонижающая накладка между излучающим торцом пьезоэлементов и узловым сечением преобразователя выполнена не превышающей 0,4 рад.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

621133

1. Патент США № 3368085, кп. 310-8.3, 1968.

2. Патент США ¹ 3368086, кп. 310-9.2, 1968.

3. Патент США № 3524085, .кп. 310 8.2, 1970.

Составитель Е. Артамонова

Редактор Т. Иванова Техред Н, Бабурка Корректор Л. Небопа

Заказ 4678/54 Тираж 805 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4