Многоэлементный сканирующий преобразователь объемных акустических волн

Авторы патента:

H04R17 - Пьезоэлектрические преобразователи; электрострикционные преобразователи (пьезоэлектрические или электрострикционные элементы вообще H01L 41/00; конструктивные элементы пьезоэлектрических или электрострикционных двигателей, генераторов или позиционеров H02N 2/00)

Изобретение относится к акустике и может быть использовано при разработке акустических и акустооптических устройств обработки радиосигналов , в которых требуетсй сканирование акустического пучка, при изменении частоты. Целью изобретения является повьшение КПД устройства за счет преимущественной концентрации излучения в одном лепестке диаграммы направленности . В многоэлементном преобразователе объемных акустических волн, содержащем периодическую последовательность пьезозлементов 3 с проводящими верхними и нижними злектродами 2, прикрепленных посредством нижних электродов к плоской поверхности звукопровода 1 и подключенных с помощью верхних и нижних злектродов к передающему тракту в противофазе, кая дый из пьезоэлементов выполнен из двух частей одинаковой длины, причем g толщина нижнего злектрода под указанными частями одного .пьезоэлемента f/J отличаются на величину Н « (V/4fj,)x fim )(а/1),где V - скорость звука в материале нижнего злектрода, fо цента ральная частота рабочего диапазона, а - длина пь.езозлемента, 1 - период преобразователя. 1 ил.( 00 4 сл О5 О)

СО 03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ l 434566

А1 (51) 4 Н. 04 R 17/00, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г

ВМ:--:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4117322/24-10 (22) 10.06.86 (46) 30. 10.88. Бюл. У 40 (71) Научно-исследовательскИй институт механики и физики при Саратовском государственном университете им. Н.Г.Чернышевского (72) В.В.Петров и М.А.Григорьев (53) 534.232(088.8) (56) Kino С.S. et аl. Theory of interdital couplers on nonpiezoelectric

substrates. вЂ” J.Appl. Phys., 1973, Р 4, р. 1480-1488. (54) МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ СКАНИРУК6(ИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОБЪЕМНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к акустике и может быть использовано при разработке акустических и акустооптических устройств обработки радиосигналов, в которых требуется сканирование акустического пучка.при изменении частоты. Целью изобретения является повышение КПД устройства за счет преимущественной концентрации излучения в одном лепестке диаграммы направленности. В многоэлементном преобразователе объемных акустических волн, содержащем периодическую последовательность пьезоэлементов 3 с проводящими верхними и нижними электродами 2, прикрепленных посредством нижних электродов к плоской поверхности звукопровода 1 и подключенных с помощью верхних и нижних электродов к передающему тракту в противофазе, каж дый из пьезоэлементов выполнен из двух частей одинаковой длины, причем толщина нижнего электрода под указанными частями одного пьезоэлемента отличаются на величину Н (V/4fo)»

»(а/1),где V - скорость звука в материале нижнего электрода, fo вЂ” центральная частота рабочего диапазона, а вЂ” длина пьезоэлемента, 1 - период преобразователя. 1 ил, 1434566

Изобретение относится к акустике и может быть использовано при разра" ботке акустических и акустооптических устройств обработки радиосигна5 лов со сканированием диаграммы направленности при изменении частоты.

Цель изобретения - повышение КПД устройства за счет увеличения коэффи1 циента концентрации диаграммы направ-1g пенности.

На чертеже схематически представен многоэлементный сканирующий преобазователь объемных акустических волн, Устройство содержит звукопровод 1, 15

1; на котором закреплен нижний метал лический электрод 2, поверхность которого выполнена с периодически расположенными по длине прямоугольными пазами, период расположения которых соответствует периоду многоэлементного преобразователя, пьезоэлементы 3, выполненные в виде двух,ступенчатых модулей, одна из ступе ней которых расположена в соответст- 25 ! вующем пазу нижнего электрода 2, а

1 другая вЂ” над его выступом, верхнии ! электрод, выполненный в виде набора встречно-штыревых двухступенчатых модулей 4 и 5, соответствующих двухступенчатым модулям пь ез о элемент ов, при этом глубина пазов Н в нижнем электроде составляет

V a

Н ==

4f. 1 где V вЂ” скорость звука в материале нижнего электрода, вЂ” центральная частота рабочего о диапазона;

40 а вЂ” длина одной ступени пьезоэлемента;

1 вЂ” период расположения пазов.

Устройство работает следующим образом.

Пои подаче высокочастотного напряжения к электродам 4 и 5 встречноштыревой структуры в пьезоэлектрическомм слое 3 создается переменное высокочастотное поле. При этом области

5О пьезослоя 3, заключенные между электродами 2, 4 и - 5, в каждый момент времени оказываются возбужденными в противофазе. Так как каждый пьезоэлемент состоит из двух частей одинаковой длины, сдвинутых пространствен55 но друг относительно друга на глубину паза Н нижнего электрода 2, то в звукопроводе 1 под каждым из пьезоэлементов возбуждаются два акустических пучка, отличающихся по фазе" на некоторый угол. Суммарное акустическое поле, излучаемое таким многоэлементным преобразователем, имеет диаграмму направленности, состоящую из одного главного лепестка, на долю которого приходится около ЯОЖ полной акустическои мощности, т.е. полезная акустическая мощность на центральной частоте fo рабочего диапазона оказывается вдвое вьппе.

При отклонении частоты от центральной главный лепесток сканирует, сохраняя выигрьпп по акустической мощности в частотном диапазоне шириной

2 о ° формула изобретения

V a

4К„1 где Vâ€” скорость звука в материале нижнего электрода; центральная частота рабочего диапазона; длина одной ступени пьезот элемента; период расположения пазов.

Многоэлементный сканирующий преобразователь объемных акустических волн, содержащий звукопровод, периодическую последовательность пьезоэлементов с верхними и нижними электродами, соединенными электрически в противофазе, причем нижние электроды прикреплены к звукопроводу, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КГЩ за счет увеличения коэффициента концентрации, поверхность нижнего электрода со стороны пьезоэлементов выполнена с периодически расположенными по длине прямоугольными пазами, пьезоэлементы выполнены в виде двухступенчатых модулей, одна из ступеней которых расположена в соответствующем пазу нижнего электрода, а другая вЂ” над его выступом, а верхний электрод выполнен в виде набора встречно-штыревых двухступенчатых модулей, соответств.ющих двухступенчатым модулям пьезоэлементов, при этом глубина пазов Н в нижнем электроде составляет

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в дефектоскопии, технической и мед1щинской ультразвуковой диагностике

Фокусирующий широкополосный пьезопреобразователь // 1418932

Изобретение относится к неразрутающему контролю и позволяет увеличить разрегаающую способность устройства , На сферически вогнутой по верхности пьезоэлемента выполнены взаимно перпендикулярные канавки в форме равнобедренного треугольника, ось симметрии которого является продолжением радиуса этой поверхности

Электроакустический преобразователь // 1413728

Изобретение относится к области технической акустики и может быть применено в ультразвуковых устройствах или в устройствах воздействия ультразвуком преимущественно в газовой среде

Дифференциальный акустоэлектронный преобразователь // 1408545

Ультразвуковой преобразователь // 1376920

Ультразвуковой широкополосный преобразователь // 1323141

Электроакустический преобразователь изгибных колебаний // 1312759

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано в ультразвуковой измерительной аппаратуре .Для повышения коэффициента преобразования в биморфном элементе , состоящем из прямоугольной металлической пластины 2 и размещенных на ней в середине между узлами изгибной стоячей волны пьезокерамических пластин 4, каждпя пластина 4 выполнена удоплетворяюшей соотношению / 2 -I, где Т т длина изгибной стоячей волны в биморф}юм элементе, h - ширина пластины

Пьезоэлектрический зонд // 1282363

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано дпя исследования амгшитуды волны акустического давления, излучаемой электроакустическими преобразователями

Акустический датчик // 1282362

Изобретение относится к технической акустике и позволяет повысить точность измерения расстояний

Способ изготовления пьезоэлектрических преобразователей // 1280707

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для акустических измерений в широком диапазоне частот

Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь // 2103842

Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям и устройствам для озвучивания жидкости и может быть использовано в радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности

Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь // 2104618

Монокристаллический пьезоэлемент резонансного преобразователя // 2105432

Ультразвуковая колебательная система с промежуточным резонатором // 2106205

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в ультразвуковых технологических аппаратах для различных обработок - ударного упрочнения, ультразвукового резания, разборки сопряженных изделий, в системах предотвращения накипеобразования и т.п

Вибрационный чувствительный элемент плотности газа // 2107278

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к преобразователям физических величин в электрический сигнал, основанным на пьезоэлектрическом эффекте

Раздельно-совмещенный ультразвуковой преобразователь // 2107300

Гидроакустический излучатель // 2112326

Пьезоэлектрический преобразователь и способ его изготовления // 2121241

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к высокочастотным широкополосным пьезоэлектрическим преобразователям мегагерцового диапазона

Гидроакустический преобразователь для многоэлементной антенны // 2121771

Изобретение относится к области конструирования гидроакустической аппаратуры, в частности низкочастотных стержневых пьезокерамических преобразователей

Способ линеаризации градуировочной характеристики пьезорезонансного измерительного преобразователя с переменным межэлектродным зазором // 2127496

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке измерительных устройств с пьезорезонансными автогенераторными первичными измерительными преобразователями с емкостным чувствительным элементом или с модуляцией межэлектродного зазора кварцевого резонатора, например, в медицине для измерения артериального давления