Пластинчатый гидроакустический преобразователь

 

Изобретение относится к области гидроакустической измерительной техники. Техническим результатом является уменьшение габаритов и упрощение конструкции преобразователя, который достигается за счет того, что устройство содержит приемно-излучающую пластину, корпус, заполненный жидкостью, и жидкостный компенсатор гидростатического давления (ЖКГД). ЖКГД образован стенками корпуса, мембраной, закрепленной на корпусе, и приемно-излучающей пластиной. В приемно-излучающей пластине выполнено отверстие, соединяющее пространство между ЖКГД с внутреннем объемом корпуса, которое заполнено жидкостью. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области глубоководных гидроакустических преобразователей.

Известен пластинчатый гидроакустический преобразователь, работающий на колебаниях изгиба с компенсацией внешнего гидростатического давления (см. Johnson F.H. and Woolett R.S. A Flexural Ceramic Disk Transducer for Deep Water Operation. YEEE Intern C.R. 1963, m.25-28, p.9.)

Для компенсации внешнего гидростатического давления в нем использован жидкостный компенсатор, конструктивно выполненный в виде отдельного узла 1 (см. фиг.1а, б; причем 1а - односторонний преобразователь, 1б - двухсторонний преобразователь), расположенного вне корпуса 2 преобразователя. Компенсатор соединен с внутренним объемом 3 преобразователя, заполненным той же жидкостью, что и компенсатор (например, касторовым маслом, кремнийорганической жидкостью и т.п.), отверстием 4, размеры которого обеспечивают фильтрации низких частот.

Недостатками известного преобразователя являются:

большие размеры преобразователя, сложность конструкции и неудобства при креплении его к объекту установки.

Предлагаемый преобразователь свободен от указанных недостатков.

Отличительным признаком предлагаемого технического решения является выполнение компенсатора как единого целого с преобразователем. При этом прием (или излучение) звуковой энергии происходит через камеру, выполняющую роль компенсатора (компенсационная камера), и тонкую наружную оболочку, непосредственно соприкасающуюся с внешней средой и воспринимающей гидростатическое и звуковое давление.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами фиг.2а, б и 3. На фиг.2 схематически изображен общий вид преобразователя (2а - односторонний преобразователь, 2б - двухсторонний преобразователь). На фиг.3 - частотные характеристики чувствительности известного и предлагаемого преобразователей.

Как видно из фиг.2, преобразователь содержит приемно-излучающую пластину 5 (например, пьезокерамическую), жестко связанный с ней корпус 2, внутренняя часть которого заполнена жидкостью (касторовым маслом, кремнийорганической жидкостью и т.п.), и компенсационную камеру 6, заполненную той же жидкостью, что и корпус.

Компенсационная камера образована продолжением стенок корпуса за пределы приемно-излучающей пластины, приемно-излучающей пластиной и мембраной 7 (или оболочкой), расположенной перед пластиной и непосредственно соприкасающейся с внешней средой. Камера 6, выполняющая роль компенсатора, сообщается с внутренним объемом преобразователя через узкое отверстие 4 в приемно-излучающей пластине.

В связи с тем, что пластинчатый преобразователь работает на низких частотах и мембрана компенсационной камеры выбирается такой толщины, чтобы ее гибкость была больше гибкости компенсируемого объема, то потерь звуковой энергии и искажения хода частотной характеристики чувствительности (или излучаемого звукового давления) в широком диапазоне частот не возникает.

В подтверждение этого на фиг.3 приведены расчетная характеристика чувствительности прототипа и предлагаемого преобразователя (1) и усредненная по измерениям десяти макетов экспериментальная характеристика чувствительности (2) предлагаемого преобразователя (в конструкции фиг.2б). Из сопоставления этих характеристик видно, что предлагаемый преобразователь по своим электроакустическим параметрам не уступает известному. В то же время из сопоставления фиг.1 и 2 видно, что предлагаемая конструкция обладает несомненными преимуществами по сравнению с прототипом, то есть имеет меньшие габариты, вес и удобна для установки на подводном объекте благодаря тому, что компенсатор и преобразователь выполнены в виде единой компактной конструкции.

Формула изобретения

Пластинчатый гидроакустический преобразователь, работающий на колебаниях изгиба, содержащий приемно-излучающую пластину, корпус, заполненный жидкостью, и жидкостный компенсатор гидростатического давления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и упрощения конструкции преобразователя, в нем перед приемно-излучающей пластиной установлена мембрана, укрепленная на корпусе, а в самой приемно-излучающей пластине выполнено отверстие, соединяющее пространство между мембраной и приемно-излучающей пластиной, заполненное жидкостью, с внутренним объемом преобразователя.

РИСУНКИ