Электроакустический преобразователь

 

(19)SU(11)743551(13)A3(51)  МПК ⁵    _H04R17/00(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк патентуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и гидроакустике и может быть использовано для формирования коротких акустических импульсов большой амплитуды, обеспечивающих высокую разрешающую способность ультразвуковой и гидроакустической аппаратуры при высокой чувствительности. Известен способ генерирования коротких ультразвуковых импульсов, называемый компенсационным, суть которого сводится к тому, что на пьезопреобразователь подают видеоимпульс длительностью, равной одному периоду собственных колебаний преобразователя. Известен также пьезопреобразователь с ловушкой, который генерирует акустический импульс длительностью, равной длительности электрического импульса возбуждения. Недостатком таких преобразователей является их низкая чувствительность и наличие большой реверберационной помехи из-за отсутствия в конструкции преобразователя активного звукопоглотителя. Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий активный элемент, выполненный в виде двух склеенных между собой пьезопластин одинаковой толщины встречной поляризации, внутренние электроды которых подключены к выходу генератора импульсов, и электрические нагрузки, подключенные параллельно электродам пьезоэлементов. Недостатком его является малая чувствительность при генерировании коротких импульсов. Целью изобретения является увеличение эффективности работы преобразователя при генерировании коротких импульсов. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен N активными элементами, наружные электроды которых электрически соединены, и схемой включения, состоящей из синхронизатора, N генераторов импульсов, N ждущих мультивибраторов, N расширителей импульсов, N электронных ключей и N электрических нагрузок, причем вход первого ждущего мультивибратора подключен к выходу синхронизатора, одним из своих выходов каждый ждущий мультивибратор подключен к входу соответствующего генератора, а другим - к входам расширителя импульсов и следующего ждущего мультивибратора, выходы расширителей импульсов подключены к входам электронных ключей, выходы которых нагружены на соответствующие электрические нагрузки. На фиг.1 изображена схема электроакустического преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Активный элемент преобразователя содержит набор склеенных между собой секций 1 с наружными электродами 2 и внутренними электродами 3, поляризация пьезопластин указана знаками ± . Работой источника возбуждения активного элемента управляет задающий синхронизатор 4, который запускает цепочку ждущих мультивибраторов 5-5_n, мультивибраторы запускают цепочку генераторов 6-6_n и цепочку расширителей импульсов 7-7_n. Электрические нагрузки 8-8_n секций подключатся к ним ключами 9-9_n. Преобразователь работает следующим образом. Импульс синхронизатора 4 запускает первый ждущий мультивибратор 5₁, вырабатывающий импульс длительностью Т, равный половине периода собственной частоты секции активного элемента. Передний фронт этого импульса запускает первый генератор 6₁, нагруженный на первую секцию активного элемента 1₁, задний фронт импульса используется для запуска мультивибратора 5₂ и расширителя импульсов 7₁. Через время задержки Т запускается второй ждущий мультивибратор. Передний фронт импульса мультивибратора запускает второй генератор 6₂, а задний фронт - расширитель 7₂ и т.п. Упругий импульс, генерируемый второй секцией, будет синфазно складываться с импульсом, излученным первой секцией. Собственные колебания первой секции в течение времени t>Т будут эффективно демпфироваться за счет отвода энергии в согласованную нагрузку 8₁, которая подключается электронным ключом 9₁, так как электронный ключ с момента времени t > Т будет открыт импульсом расширителя 7₁ на время его действия. Собственные колебания второй секции с момента времени t > 2Т будут эффективно демпфироваться за счет отвода энергии в согласованные нагрузки 8₁, 8₂ и т.д. Следовательно, активный элемент работает по принципу усиления бегущей волны, в нем создается однонаправленный поток энергии в сторону рабочей среды, так как излучение каждой секции, направленное в противоположную сторону, поглощается соответствующими согласованными нагрузками. Таким образом, в предлагаемом преобразователе длительность излученного импульса равна периоду собственной частоты секции, его усиление при пробеге по активному элементу определяется общим числом секций, чувствительность такого преобразователя может быть существенно увеличена, а уровень реверберационной помехи значительно снижен благодаря наличию активного звукопоглощения. Применение предложенного электроакустического преобразователя позволяет повысить эффективность излучения коротких импульсов.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий активный элемент, выполненный в виде двух пьезопластин одинаковой толщины встречной поляризации, внутренние электроды которых подключены к выходу генератора импульсов, и электрические нагрузки, подключенные параллельно электродам пьезопластин, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности преобразователя при генерировании коротких импульсов, преобразователь снабжен N активными элементами, наружные электроды которых электрически соединены между собой и схемой включения, состоящей из синхронизатора, N генераторов импульсов, N ждущих мультивибраторов, N расширителей импульсов, N электронных ключей и N электрических нагрузок, причем вход первого ждущего мультивибратора подключен к выходу синхронизатора, одним из своих выходов каждый ждущий мультивибратор подключен к входу соответствующего генератора, а другим - к входам расширителя импульсов и следующего ждущего мультивибратора, выходы расширителей импульсов подключены к входам электронных ключей, выходы которых нагружены на соответствующие электрические нагрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2