Обратимый электроакустический преобразователь и способ его градуировки
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ
Союз Советскмк
Социапмстическик
Республик
<>877794 (61) Дополмительмое к авт, свид-ву (22) Заявлено 221178 (21) 26.87194/18-10 с присоедимемием заявки М— р }м. к.
Н 04 R 17/00
H 04 R 29/00
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 534.232 (088. 8) Опубликовано 30.1081.6юллетемь М 40
Дата опублмковамия описания 30.10.81 (72) Авторы изобретения
- J
Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель (54) ОБРАтимый электРОАкустический пРеОБРАЭОВАтель
И СПОСОБ ЕГО ГРАДУИРОВКИ
Изобретение относится к акустичес ким измерениям и может быть использовано для обеспечения эталонирования приемников и излучателей звуковых колебаниЯ в том числе преобразователей, непосредственно установленных в труднодоступных натурных автономных рабочих условиях.
Известные конструкции обратимых злектроакустическнх измерительных преобразователей, содержащих пьезоэлемент с нанесейными на его поверхности рабочими электродамн, обладают общим свойством осуществлять преобразование акустической энергии в электрическую и наоборот (1).
Недостатком указанных конструкций является возможная нестабильность параметров преобразователей и, как следствие этого., необходимость их пе- 2О риодической градуировки:.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, электроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический пьезоэлемент с.нанесеннымн на его внутренней и внешней поверхностях электродами, выполненными сплошными (2).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 3О способ, градуировки преобразователя, включающий электрическое возбуждение преобразователя, измерение тока возбуждения и определение чувствительности по расчетным формулам (метод самовзаимности) (3).
Недостатком известного устройства и способа является невозМожность самоградуировки преобразователя непосредственно в рабочих условиях.
Цель. изобретения - обеспечение самоградуировки преобразователя, Поставленная цель достигается тем, что в обратимом электрическом преобразователе, содержащем цилиндрический пьезоэлемент с нанесенными íà его внутренней и внешней поверхностях электродами, один из электродов выполнен секционированным из отдельных элементов в виде системы двух идентичных рабочих секций, равномерно рас-. пределенных по поверхности преобразователя, и.вспомогательной экранирующей секции, элементы которой расположены между элементами рабочих секций.
При этом:в способе градуировкм преобразователя, включающем его электрическое возбуждение и измерение то» ка возбуждения, возбуждают преобразо877794 ватель со стороны одной из рабочих секций и измеряют величину тока возбуждения и электроцвижущую силу, возникакщую на второй рабочей секции, а чувствительность вычисляют по формуле
М=ч — ас
/ua
=ч где М - чувствительность преобразователя;
0 — ЭДС на второй рабочей секции преобразователя; t0
I< - ток возбуждения первой рабочей секции, — частота.градуировки, С - акустическая гибкость преобразователя, определенная со 15 стороны рабочей среды.
На чертеже представлен предлагаемый преобразователь.
Устройство содержит пьезоэлектрический радиально поляризованный цилиндр 1 с внутренним электродом 2 и секционированным внешним электродом
3. Секции электрически скоммутированы так, что представляют собой две иден" тичные равномеРно распределенные по поверхности преобразователя группы
4 и 5. Для устранения электрической связи между этими группами расположена экранирующая секция б. Пара электродов 2-4 образует первый рабо.чий электрический вход преобразова- 30 теля, а пара электродов 2-5 †второй рабочий вход преобразователя.
Самаградуировка предлагаемого преобразователя осуществляется следующим образом, 35
К первому рабочему входу преобразователя 2-4 подключают генератор электрических колебаний, производя тем саум электричесКое возбуждение преобразователя. Затем измеряют ток gp возбуждения преобразователя и электродвижущую силу 0 возникшую при этом на втором электрическом входе (электроды 2-5). При этом экранирующий электрод 6 должен быть использован в качестве потенциального ,.барьера (например, эаземпен). После завершения измерений чувствительность преобразователя вычисляют по форМуле
se 1
Значение коэффициента С, имеющего физический смысл акустической гибкос" ти преобразователя, определенной со стороны рабочей среды, может быть измерено экспериментально по известной методике в статическом режиме либо рассчитано по формуле
I где И - чувствительность преобразователя, U - ЭДС на второй рабочей секции преобразова1еля, 3„ - ток возбуждения первой рабочей секции;
М. - частота градуировки, С - акустическая гибкость преобразователя, определенная со стороны рабочей среды.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Ананьев A,À. Керамические поиемники звука, М., Изд-во AH СССР, 1965 с, 110, aS
С. @ Ею
40 где а,h,d - радиус, высота и толщина пьезоэлектрического цилиндраа, соответственно, Площадь рабочей поверхности (. S 21Г М ), Е О " модуль Инга материала пьезоцилиндра, Предлагаемые преобразователь и способ его градуировки выгодно отличаются от известных тем, что не требуют дополнительной акустической аппаратуры и могут обеспечить самоградуировку преобразователя в его рабочих условиях - в измерительных бассейнах, камерах, трубах, а также в условиях морских полигонов.
Tate как предлагаемый преобразователь приобретает свойство Самоградунроваться в любых условиях„ то он может быть использован как эталонный приемник (излучатель) звукового давления, что в конечном счете может привести к повышению точности гидроакустического эксперимента в цеЛом.. Формула изобретения
С
1. Обратимый электроакустический преобразователь, содержащий цилиндрический пьезоэлемент с нанесенными на его внутренней и внешней поверхностях электродами, о т л и ч а ю щ ийс я тем, что, с целью обеспечения самоградуироВки преобразователя, один нз электродов выполнен секционированным из отдельных элементов в виде систеЖ двух идентичных рабочих. секций, равномерно распределенных по nosepkности цреобраэователя, и вспомогательной экранирующей.секции, элемента которой расположены между элементами рабочих сеКций.
2. Способ Градуировки преобразователя по п. 1, включающий его электрическое возбуждение и измерение тока возбуждения, о т л и ч а ю щ H йс я тем, что электрически возбуждают преобразователь со стороны одной из рабочих секций, измеряют величину тока возбуждения и электродвижущую силу, возникшую на второй рабочей секции, а чувствительность вычисляют по формуле
877794
Составитель Е. Литвинов
Редактор С. Тараненко Тежред Т.Иаточка . Корректор О;Билак
Заказ 9650/86 Тираж 701 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, й-35, Раушская наб., д. 4/5
I .Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,. ул. Проектная,4
2. Боббер Р. Гидроакустические измерения. М, "Иир", 1974, с. 276 (прототип), З.Колесников A.Е. и др. Акустические измерения в судостроении.Л., Судостроение,1966,с.59-60 (прототип);
