П”єзоелектричний перетворювач

Изобретение относится к акустическому приборостроению. Известны пьезоэлектрические преобразователи, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую-акустическую (электроакустические пьезопреобразователи, зуммеры, пьезозвонки), содержащие биморфный элемент, состоящий из металлической пластины и пьезоэлемента (Авт. св. СССР №105170, кл. G01R, 1987; Авт. св. СССР №1534759, №1534760, кл. H04R17/02, 1990). Недостатком этих преобразователей является сравнительно невысокая чувствительность. Известен пьезоэлектрический преобразователь (Патент РФ №2003238, кл. H04R17/00, 1993), содержащий биморфный элемент, состоящий из круглой металлической пластины и дискового пьезоэлемента. Указанный преобразователь наиболее близок по технической сущности и выбран в качестве прототипа. Недостатком этого преобразователя является сравнительно невысокая чувствительность преобразования электрической энергии в механическую. Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности. Поставленная задача в пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем биморфный пьезоэлемент, состоящий из круглой металлической пластины и дискового пьезоэлемента, достигается тем, что преобразователь снабжен двумя электромагнитами, расположенными осесимметрично с обеих сторон мембраны, причем электромагниты направлены к мембране одноименными полюсами. В одном из вариантов исполнения мембрана биморфного элемента выполнена из магнитного материала. Во втором варианте исполнения преобразователь снабжен двумя накладками из магнитного материала, закрепленными на биморфном пьезоэлементе осесимметрично. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - конструкция второго варианта предлагаемого преобразователя. Преобразователь (фиг.1) состоит из биморфного элемента, состоящего из круглой металлической мембраны 1 и дискового пьезоэлемента 2, а также электромагнитов 3 и 4, направленных к мембране одноименными полюсами. В первом варианте (фиг.1) исполнения мембрана 1 выполнена из магнитного материала. Во втором варианте (фиг.2), мембрана биморфного элемента выполнена из немагнитного материала, а преобразователь снабжен двумя накладками 5 и 6 из магнитного материала, расположенными на биморфном пьезоэлементе осесимметрично. Преобразователь работает следующим образом. Электромагниты 3 и 4 находятся на таком расстоянии, что биморфный пьезоэлемент притягивается к каждому из них с одинаковой силой. В первом случае (фиг.1) биморфный элемент притягивается к электромагнитам благодаря тому, что мембрана 1 выполнена из магнитного материала (например, стали). Во втором случае (фиг.2) биморфный элемент притягивается к электромагнитам благодаря тому, что на нем закреплены накладки 5 и 6 из магнитного материала, а мембрана выполнена из немагнитного материала (например, бронзы или твердой латуни). При подаче электрического напряжения на пьезоэлемент биморфный элемент совершает колебания. При перемещении биморфного элемента к одному из магнитов, например, 3, сила притяжения к этому магниту увеличивается, а ко второму - уменьшается. Это приводит к тому, что амплитуда колебаний биморфного элемента увеличивается, т.е. увеличивается его чувствительность. При уменьшении электрического напряжения сила притяжения к магнитам уменьшается, и мембрана под действием упругих свойств материала, из которого она изготовлена, занимает исходное положение. При изменении полярности напряжения мембрана движется к электромагниту 4 и описанный процесс повторяется. Пример конкретного применения. Были изготовлены пьезоэлектрические преобразователи, биморфный элемент которого представляет собой в первом случае мембрану из стали 65Г толщиной 0,12мм и диаметром 32мм и пьезоэлемент из пьезокерамики ЦТС-19 диаметром 22мм и толщиной 0,18мм, склеенные между собой эпоксидным клеем. Во втором преобразователе мембрана биморфного элемента была выполнена из твердой латуни Л63 толщиной 0,18мм диаметром 32мм, пьезоэлемент из пьезокерамики ЦТС-19 диаметром 22мм и толщиной 0,18мм, и они склеены между собой эпоксидным клеем. К биморфному элементу приклеены осесимметрично две накладки из пермаллоя толщиной 0,3мм и диаметром 6мм. Электромагниты представляли собой катушки, намотанные проводом ПЭВ-2 0,08мм, диаметром 16мм и толщиной 2мм. Внутри катушек находился сердечник из магнитомягкого феррита диаметром 6мм. Электромагниты и пьезоэлемент включались параллельно. Преобразователи поочередно подключились к генератору ГЗ-106, напряжение 2В. С помощью шумомера ИШВ-1 на расстоянии 15см измерялось звуковое давление на резонансной частоте (2,2 - 2,5кГц) для преобразователя с неподключенными электромагнитами катушками (прототип) и с подключенными. Результаты измерений: Для прототипа 94дБ Для предлагаемого преобразователя с мембраной из магнитного материала 102дБ Для предлагаемого преобразователя с мембраной из немагнитного материала и накладками 99дБ Таким образом, техническим эффектом данного изобретения является повышение чувствительности.