П’єзоелектричний перетворювач

П'єзоелеістричний перетворювач, що містить пасивну металеву пластину і жорстко приєднаний до неї п'єзоелемент, який відрізняється тим, що металева пластина має форму еліпса, а п'єзоелемент - диска, причому центр симетрії диска збігається з центром симетрії еліпса, а співвідношення площ п'єзоелемента SriE і пластини Srm задовольняє умові 0,18 < S n E / S m < 0,57 Запропонований перетворювач складається з металевої пластини і жорстко приєднаного до неї п'єзоелемента Запропонований перетворювач відрізняється від прототипу тим, що металева пластина має форму еліпса, а п'єзоелемент - диска, причому центр симетрії диска збігається з центром симетрії еліпса, а співвідношення площ п'єзоелемента SriE І пластини Srm задовольняє умові 0,18 < S n E / S m < 0,57 Кожна із зазначених ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом даного винаходу є одержання фронтально спрямованого пелюстка ДС, а також збільшення чутливості перетворювача Саме таке виконання перетворювача забезпечує одержання фронтально спрямованого пелюстка ДС, а також збільшення чутливості перетворювача Винахід пояснюється кресленнями, де - на фіг 1 показаний загальний вид п'єзоелектричного перетворювача, - на фіг 2 показана ДС запропонованого перетворювача, - на фіг 3 показана ДС прототипу, - на фіг 4 показаний графік залежності відносної ЧУТЛИВОСТІ S/Smakc ВІД СПІВВІДНОШЄННЯ БПЕ/ЭПЛ Запропонований перетворювач містить металеву пластину 1 у вигляді еліпса, до якої прикріплений, наприклад, струмопровідним клеєм, дисковий п'єзоелемент 2 Перетворювач 1, 2 приєднаний до генератора електричних коли 1 О со сч Ю 52307 вань З Перетворювач працює наступним чином При приєднанні перетворювача 1, 2 до генератора елеісгричних коливань 3, у перетворювачі виникають згинні коливання Сполучення металевої пластини 1 у вигляді еліпса і дискового п'єзоелемента 2 дозволяє одержати фронтально спрямований пелюсток ДС Збіг центра симетрії металевої пластини 1 у вигляді еліпса з центром симетрії дискового п'єзоелемента 2 дозволяє зменшити число резонансних частот в амплітудночастотній характеристиці і збільшити добротність перетворювача, оскільки при цьому збігаються їхні центри мас З фіг 2 і 3 видно, що запропонований перетворювач має один фронтально спрямований пелюсток, а прототип - «розщеплену» ДС Встановлений експериментальне діапазон співвідношень площ п'єзоелемента SriE і металевої пластини Srm дозволяє домогтися оптимальної жорсткості перетворювача, при якій чутливість перетворювача максимальна (фіг 4) Приклад конкретного застосування Були виготовлені 4 п'єзоелектричних перетворювача з дисковими п'єзоелементами діаметром 15, 20, 27 і 35мм і товщиною 0,3мм із п'єзокераміки ЦТС-19 з електродами на торцях диска і металевими пластинами у вигляді еліпса зі сторонами 40 і 60мм і товщиною 0,3мм із напівтвердої латуні Л63 Був також виготовлений п'єзоелектричний перетворювач (прототип) із двома прямокутними п'єзоелементами зі сторонами 20 і 60мм і товщи ною 0,3мм із п'єзокераміки ЦТС-19 і прямокутною металевою пластиною зі сторонами 40 і 60мм і товщиною 0,3мм із напівтвердої латуні Л63 П'єзоелементи і металева пластина з'єднувалися клеєм на основі епоксидної смоли ЕД-20 Прямокутний перетворювач і перетворювачі у вигляді еліпса вільно розташовувалися на шарі вати на поворотному пристрої До них підключався генератор електричних коливань, звуковий тиск і, ВІДПОВІДНО, діаграма спрямованості вимірювалися за допомогою шумоміра ВШВ-003 Діаграма спрямованості запропонованого перетворювача на частоті 6,22кГц мала вигляд, як представлено на фіг 2, прототипу на частоті 5,92кГц - на фіг 3 Звуковий тиск вимірювався в напрямку максимальних пелюстків ДС перетворювачів Чутливість запропонованого перетворювача і прототипу вимірювалася при різних значеннях БПЕ/ЭПЛ Результати вимірів наведені на фіг 4, звідки видно, що максимальна чутливість (за рівнем 0,9) досягається при БПЕ/ЭПЛ ВІД 0,18 до 0,57 (співвідношення БПЕ/ЭПЛ - 1 на фіг 4 відповідає випадку, коли еліпс вироджується в коло) Звуковий тиск запропонованого перетворювача з дисковим п'єзоелементом діаметром 21мм (БПЕ/ЭПЛ = 0,42) на частоті 6,22кГц був 90дБ, прототипу на тій же частоті - 71ДБ Як видно з фіг 2 і 3, запропонований перетворювач має один фронтально спрямований пелюсток ДС, а прототип - «розщеплену» ДС (тобто два пелюстки) Чутливість запропонованого перетворювача також значно вища, ніж чутливість прототипу 90° ° „л 30° Фіг.З Q,75 0,5 0 0,2 0,4 Фіг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 0,Є 0,8