Широкополосный пьезоэлектрический преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 Н 04 R 17.:/00

Ф

4.

Ф Й."

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

У,) м i.Õ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2i) 3730245/24-10 (22) 21.04,84 (46) 15.01.86. Бюл. Ф 2 (71) Каунасский политехнический ,институт им. Антанаса Снечкуса (72) С.В. Кажене и В.Н. Аугутис (53) 534.232(088,8) .(56) Авторское свидетельство СССР

Ф 847186, кл. В 06 В 1/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р .539265, кл. В 06 В 1/06, 1976. (54)(57) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий стержневой пьезоэлемент с двумя электродами, первый из которых расположен на торце стержня, а второй — на его боковой поверхности, отличающийся тем, что, с целью увеличения полосы пропускания, обращенный к первому электроду торец второго электрода выполнен в виде ломаной линии, при-чем минимальнаяширина второго электрода и разность максимального и минимального расстояния от первого электрода до второго выбраны больше величины отношения скорости звуковой волны к наинизшей частоте звуковой волны.

1205317

ЗО

ВНИИПИ Заказ 8542/6О Тираж 658 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород„ ул.Проектная, 4

Изобретение относится к электроакустике и ультразвуковой технике и может быть использовано при конструировании различной ультразвуковой аппаратуры.

Цель изобретения — увеличение полосы пропускания.

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.

Преобразователь содержит стержневой пьезоэлемент 1, например с прямоугольным поперечным сечением. На боковой поверхности расположен электрод 2, на торцовоч электрод 3. Демпфер 4 подсоединяется к торцу пьезоэлектрического стержня, не покрытого электродом.

Край бокового электрода 2 выполнен в виде ломаной линии, причем минимальная ширина (P) бокового электрода и разность максимального и минимального расстояний 1щ„„и (;„) бокового электрода от торцового электрода выбрана больше длины волны преобразуемой ультразвуковой волны наинизшей частоты, равной отношению скорости звуковой волны к частоте сигнала.

Преобразователь работает следую,цим образом.

Как известно,. преобразование акустической энергии в электрическую преимущественно происходит в тех мес"ax преобразования, где имеется наиболее резкое изменение электрического поля в пространстве, т.е. в области торцового электрода

3 и в области передней грани бо— кового электрода 2. Поэтому при воздействии акустического импульса на поверхности торцового электрода

3 сразу происходит преобразование акустической энергии в электрическую и появляется электрический заряд, который индуцирует на боковом электроде заряд противоположного знака, при этом между электродами появляется электрическое напряжение. Когда ультразвуковая волна достигает передней грани бокового электрода 2, она также преобразуется в электрический сигнал. Так как ближний к торцовому электроду 3 край бокового электрода

2 выполнен в виде ломаной линии, то выходной электрический сигнал преобразователя формируется как результат наложения сигналов от каждой точки боковой грани второго электрода. Зти сигналы из-за лома— ной формы боковой грани задержаны относительно друг друга во временном интервале л п ах н

1 L ъ

/ где — скорость распространения ультразвуковой волны в преобразователе, 1 ща„и mi n максимальное и минимальное расстояния бокового электрода 2 от торцового электрода 3, длина преобразуемой ультразвуковой волны наинизшей частоты. Таким, образом, выходной электрический сигнал преобразователя формируется в результате суперпозиции сигнала, преобразованного торцовым электродом 3, и множества элементарньгл сигналов, преобразованных передним ломаным краем бокового электрода 2.

Поскольку величина „;„„- 1,,;,„ выбра(и на оольше длины преобразуемой ультразвуковой волны наинизшей частоты, то суммирование элементарных сигналов боковых электродов происходит не синфазн э, и их вклад в выходной сигнал преобразовате..пя сушественно уменьшается. В результате этого выходной сигнал, в основном, формируется за счет электроакустического преобразователя в области торцового электрода 3.

Таким образом, из-за устранения всех возможных резонансных явлений, в частности обусловленных электроакустическим преобразованием на краях одного из элементов, удается увеличить полосу пропускания и, следовательно, улучшить равномерность частотной характеристики.