Акустический преобразователь
Авторы патента:
Использование: в ультразвуковых хирургических инструментах. Сущность изобретения: преобразователь содержит нерабочую частотопонижающую накладку, активный элемент, рабочую жаропонижающую накладку, включающую концентратор с входным участком экспонециальной формы и выходным участком, причем площадь концентратора в месте сопряжения его входного и выходного участков определяется из выражения, приведенного в тексте описания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к производству электроакустических систем и может найти применение в ультразвуковых хирургических инструментах.
Известен резонансный однополуволновый акустический преобразователь, включающий пьезоэлементы, пассивные частотопонижающие накладки, концентратор с сопряженными участками наружной поверхности, причем входной участок наружной поверхности выполнен катеноидальным в плоскости продольного сечения и сопряжен с наружной конической поверхностью не позволяет достичь высокой эффективности преобразователя вследствие того, что катеноидальный участок концентратора не обеспечивает высокой скорости уменьшения поперечного сечения. Известен резонансный однополуволновый акустический преобразователь [2], в котором предусмотрено выполнение участка концентратора, прилегающего к его входному торцу, в виде участка экспоненциальной формы. Как и в предлагаемом техническом решении, в известном устройстве активный элемент расположен между частотопонижающими накладками, на рабочей частотопонижающей накладке выполнен концентратор с наружной поверхностью, образованной участками сопряженных поверхностей, расположенными вдоль оси преобразователя, причем входной участок наружной поверхности концентратора выполнен криволинейным в плоскости продольного сечения преобразователя. Отсутствие гармонической взаимосвязи между величиной площади поперечного сечения концентратора и расположением активного элемента относительно узловой плоскости приводит на участке с высокой скоростью уменьшения поперечного сечения к большим энергетическим потерям, что снижает эффективность преобразователя. Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении эффективности акустического преобразователя. Для решения этой задачи с отличие от известного акустического преобразователя, содержащего рабочую частотопонижающую накладку в виде части с постоянным поперечным сечением и ультразвукового концентратора с входным участком экспоненциальной формы, нерабочую частотопонижающую накладку, активный элемент, расположенный между накладками, в предлагаемом техническом решении эффективная площадь ультразвукового концентратора в месте сопряжения его входного и выходного участков (Sс определяется из выражения Sс= , где So - эффективное значение площади входного торца ультразвукового концентратора; l - расстояние между свободным торцом нерабочей частотопонижающей накладки и плоскостью симметрии активного элемента; l/4- длина четвертьволнового участка между свободным торцом нерабочей частотопонижающей накладки и узловой плоскостью преобразователя; N - действительное число, лежащее в области 2-8. При этом, расстояние l* от входного торца ультразвукового концентратора до места сопряжения его входного и выходного участков определяют из выражения l* = , где n - действительное число, принадлежащее гармоническому ряду Фибоначчи; Ф - коэффициент "золотая пропорция", равный 1,618. Совокупность отличительных признаков изобретения позволяет повысить эффективность преобразователя за счет уменьшения энергетических потерь на участке концентратора с наиболее высокой скоростью уменьшения площади поперечного сечения. На чертеже представлен акустический преобразователь, общий вид. Акустический преобразователь содержит активный элемент, выполненный в виде пакета пьезокерамических пластин 1, расположенных симметрично относительно плоскости C-C. По обе стороны активного элемента расположены частотопонижающие накладки 2 и 3. Плоскость C-C активного элемента 1 расположена относительно свободного торца нерабочей частотопонижающей накладки 2 на расстоянии l, а расстояние до этого торца от узловой плоскости O-O выполнено равным l/4. На рабочей частотопонижающей накладке 3 выполнен концентратор 4 с наружной поверхностью 5, образованной на участке 1 поверхностью вращения с экспоненциальной образующей, а на участке II - конической поверхностью. В месте сопряжения участка 1 с участком II площадь поперечного сечения концентратора выполнена Sс= , где So - площадь входного сечения концентратора в месте сопряжения цилиндрической поверхности 6 с наружной поверхностью 5 концентратора 4; N - действительное число, лежащее в области 2-8. Акустический преобразователь работает следующим образом. Под воздействием электрического напряжения ультразвуковой частоты, подаваемого на пьезокерамические пластины 1, размещенные между нерабочей частотопонижающей накладкой 2 и участком рабочей частотопонижающей накладки 3 с цилиндрической поверхностью 6, в акустическом преобразователе возбуждаются колебания ультразвуковой частоты. Амплитуда этих колебаний усиливается концентратором 4 с наружной поверхностью 5. На свободном торце рабочей частотопонижающей накладки 3 амплитуда колебаний достигает своего максимального значения.Формула изобретения
1. АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий рабочую частотопонижающую накладку в виде части с постоянным поперечным сечением и ультразвукового концентратора с входным участком экспоненциальной формы, нерабочую частотопонижающую накладку, активный элемент, расположенный между накладками, отличающийся тем, что эффективная площадь Sс ультразвукового концентратора в месте сопряжения его входного и выходного участков определяется из выражениягде S0 - эффективное значение площади входного торца ультразвукового концентратора;
l - расстояние между свободным торцом нерабочей частотопонижающей накладки и плоскостью симметрии активного элемента;
l/4 - длина четвертьволнового участка между свободным торцом нерабочей частотопонижающей накладки и узловой плоскостью преобразователя;
N = 2 - 8 - действительное число. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что расстояние l* от входного торца ультразвукового концентратора до места сопряжения его входного и выходного участков определяют их выражения
где n - действительное число, принадлежащее гармоническому ряду Фибоначчи;
F = 1,618 - коэффициент "золотая пропорция".
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Пьезоэлектрический микрофон // 2030121
Изобретение относится к электроакустическим преобразователям, а именно к микрофонам, предназначенным для комплектации бытовой аппаратуры
Электроакустический преобразователь // 2029444
Гидроакустический излучатель // 2029440
Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке высокоэффективных низкочастотных излучателей малых размеров, обладающих направленностью
Пьезоэлектрический звонок // 2020769
Электроакустический преобразователь // 2014758
Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано для излучения и приема звуковых колебаний
Изобретение относится к акустическому приборостроению и предназначено для морской сейсмической разведки
Электроакустический пьезопреобразователь // 2003238
Гидроакустическая приемная антенна // 1840336
Изобретение относится к гидроакустике и может найти применение при разработке приемных гидроакустических антенн, их секций и блоков
Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям и устройствам для озвучивания жидкости и может быть использовано в радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности
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
Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к преобразователям физических величин в электрический сигнал, основанным на пьезоэлектрическом эффекте
Гидроакустический излучатель // 2112326
Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к высокочастотным широкополосным пьезоэлектрическим преобразователям мегагерцового диапазона
Изобретение относится к области конструирования гидроакустической аппаратуры, в частности низкочастотных стержневых пьезокерамических преобразователей
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