Патент ссср 411918
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОР СХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4ll9I8
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”
М. Кл. В 06d 1/06
Н 03h 5/08
Заявлено 23.Х1 1971 (№ 1717220/18-10) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет—
Опубликовано 25.l.1974. Бюллетень № 3
Дата опубликования описания 2бХ11.1974
Государстоенный комитет
Совета е1инистрое СССР пе делам изоеретеиий и открытий
УДК 534.21(088.8) Автор изобретения
В. П. Миичук
Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства
Заявитель
УЛ ЪТРАЗВУКОВОЙ ГЕ H EPAT0P
Изобретен не oTHocëòcÿ к области акустического приборостроения и предназначено для преобразования электрической энергии в энергию упругих, колебаний.
Известен сравнительно простой,и широко при меняемый ультразвуковой генератор, содержащий коммут и рующий тиристор илн тиратроп, зарядный, резистор и пьезаэле|ктрический лреоб разователь. В этом генераторе формирование электр ически х импульсов возбуждения пьезопреобразователя осуществляется за счет медленного заряда .и быстрого разряда емкости cBAIOTO пьезоцреобразователя.
Возбуждение упругих .колебаний стенок .пьезопреобраз|ователя происходит при,разряде, когда,резко уменьшается напря жение «а обкладwax пьезапреобразователя,и с нимается воздействие элактр ического поля. При этом запасенная потенциальная механическая энергия (энергия упругой деформации) используется на возбуждении свободны c,êoëåoàíèé B пьезопреооразователе, а запасенная электрическая энергия преобразуется в тепловую в элементах цепи, разряда. Беополезпая растрата накапливаемой электрической энергии и лишь разовое в оздействие сил,электрического поля па возбуждение у пругих;колебаний, а также большие потер и энергии на зарядном резисторе являются существенными недостат ками этого ультр а зэу кового ген ер а тор а.
Предложенньш ультразвуковой генератор отличается от,известного тем, что, с целью улучшения условий возбуждения упругих колебаний,и повышения .к.п;д. генератора, в нем
5 коммутирующий тирист ор (ти ратрон) зашунтирован обратно включенными диода ми, а между точкой соединения анода тиристора с катодом, диода и точкой соединения зарядного .резистора с плюсовой обкладкой пьезообразователя включена .индуктивнюсть. Причем период электрических колебаний, разрядного 1 Сконтура составляет 0,75 периода свободных колебаний стоек пьезообразователя.
На фиг. 1 приведена принципиальная элс :.трическая схема предлагаемого ультразвукового генератора; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений и токов в его цепях колебаний cTBHQK (деформации) пьезопреобразователя (пунктирными линиями пзобра2о жены диаграммы прототипа).
Предлагаемый ультразвуке вой генератор содержит коммутирующий тиристор 1, зарядный резнстор 2, пьезопрео бразователь 8, диод
4 и инду ктиы ость 5.
Принцип работы предлагаемого ультразвугкового генератора мюжно уяснить,из временных диаграмм, где U, — налряжение между анодом т иристора 1 (катодом диода 4) и оощей (нулевой) шиной, !, — ток |переза ряда емкости пьезопреобразователя Ч, с/, — напря3 жение между обкладками (емкости) пьезопреобразователя 8, 7 — чпругая деформация (смещение стенок) пьезоп реобразователя 8 и
/, — ток зарядного резистора 2.
Работа ультрамв укового генератора сводится .к следующему, При запертом ти ристоре
1 от .источника питания,через резистор 2 заряжает ся пьезо преобразователь 3,,на капливая электрическую энергию. Одновременно под воздействием сил электрического поля происходит упругая дефо рмац ия тела пьезопреобразователя 8 и часть электрической энергии преобразуется в потенциальньую механическую энергию. При поступлепии синхронизирующего импульса:на управляющий электрод тиристора 1,последний от пирается .и замыкает (комм утирает) цепь,разряда пьезо преобразователя 3. Так с момента t, коммутации vopa эуется .зам кн утый 1 С вЂ” контур, в которо м воз никает колебательный процесс, свя занный с изменением напряжения на обкладках .пьезопреобразователя 3 и возбуждением упругих колебаний в теле последнего. В момент t, когда ток в 1 С вЂ”,контуре близок,к нулю и пьезопреобразователь 3 перезарядился, ти р истор
1 запи рается. Во время t i — t2 отпертого состояния тиристора 1,прои сходит .первый!полу JIåðèoä колебаний,в 1 С вЂ” конту ре, при котором напряжение на обкладка х пьезопреобразователя 8 изменяется по синусоидальиоыу закону,со сменой полярности. В дальнейшем под действием напряжения пе резарядившегося пьезопреоб разователя 8 открывается диод .1, снова замы кается цепь 1 С вЂ” контура и .про исходит второй полупериод колеоаний. В момент 4, когда заканчивается повторный перезаряд пьевопреобразователя 3 и.ток через диод 4 близорук к нулю, цепь 1 С вЂ”,контура,раз рывается. Так во время ti — t3 коммутации происходит период электр ичес)ких колебаний в
1 С вЂ” конт уре, при,кото ром воздействием сину соидального,изменяющегося напряжения между обкладками пьезо преобраэователя 8 О осуществляется возбуждение упругих колеба.ний стенок последнего н излучение ультраззуковых волн в окружающую среду. В дальней шем пьезоп реобразователь 3 подза ряжается до напряжения источника, питания, а с момента 14 поступления следующего синхронизнрующего импульса цикл снова повторяепся.
Предмет изобретения
Ультразвуковой генератор, соде ржащ гй колл;тирующий тирнстор (тиратрон), зарядны4 резистор и пьезопреобразователь, отлачаюиспйся тем, что, с целью улучшения условий возбуждения пьезопреобразователя и,повыше25 Бня к.in.д. генератора, в нем тиристор зашунти ровап об ратно включенным диодом, а между точной соединения анода тиристора с катодом диода,и точкой соединения зарядного резистора .с плюсовой обкладкой льезопреобразо зователя включена индуктивность, причем отисшенне периода электрических колебаний обра зованного 1 С вЂ” контура к пери оду упругих колебаний пьезоп реобразователя,paBIIO
0,75. а f
/ ° з 2 Риг. 2
Составитель И. Гольденберг
Текред Т. Ускова Корректор В. Брыксииа
Редактор А. Бер
Тип, Харьк. фил. пред. «Патент»
Заказ 1042 Изд.,ь а 400 Тираж 565 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 7К-З5, Раушская наб., д. 4/5
