Підводний електроакустичний перетворювач

Підводний електроакустичний перетворювач, що містить герметизоване п'єзокерамічне кільце і електричні виводи, який відрізняється тим, що у внутрішній порожнині п'єзокерамічного кільця концентрично розміщене циліндричне тіло, висота якого не менша висоти кільця, а бокова поверхня близька за своїми акустичними характеристиками до м'якої, при цьому між п'єзокерамічним кільцем та циліндричним тілом утворений кільцевий зазор, величина якого відповідає співвідношенню: R 0,05  T  0,8 , RП де: RТ - зовнішній радіус циліндричного тіла; RП - внутрішній радіус герметизованого п'єзокерамічного кільця. Корисна модель належить до прикладної акустики, а саме до гідроакустики і може бути використана в різноманітних гідроакустичних приладах. Відомий підводний електроакустичний перетворювач, який містить герметизоване кругове п'єзокерамічне кільце, який приймаємо за найближчий аналог. [1, с.310-312]. Внутрішня порожнина таких перетворювачів заповнена водою. Недоліком найближчого аналога є наступне. Під час роботи підводного електроакустичного перетворювача відбувається випромінювання акустичної енергії у водне середовище як зовнішньою боковою поверхнею, так і внутрішньою. В основу корисної моделі поставлена задача збільшення ефективності перетворювача шляхом введення додаткових елементів конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що у підводного електроакустичного перетворювача у внутрішній його порожнині є герметизоване п'єзокерамічне кільце. Новим є те, що у внутрішній порожнині електроакустичного перетворювача, що містить герметизоване п'єзокерамічне кільце і електричні виводи від нього, розміщене концентрично циліндричне тіло, висота якого не менше висоти кільця, а бокова поверхня близька по своїх акустичних характеристиках до м'якої, при цьому між внутрішньою боковою поверхнею герметизованого п'єзокерамічного кільця і зовнішньою боковою поверхнею тіла утворено зазор, величина якого відповідає співвідношенню: RT  0,8 , RП де: RТ - зовнішній радіус циліндричного тіла; RП - внутрішній радіус герметизованого п'єзокерамічного кільця. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано загальний вид підводного електроакустичного перетворювача. На фіг. 2 приведена залежність резонансної частоти підводного електроакустичного перетворювача від величини кільцевого зазору між внутрішньою поверхнею герметизованого п'єзокерамічного кільця та зовнішньою поверхнею циліндричного тіла. Підводний електроакустичний перетворювач містить п'єзокерамічне кільце 1, вкрите герметизуючим шаром 2, наприклад, компаундом. В порожнині герметизованого п'єзокерамічного кільця 1 розміщено концентрично циліндричне тіло 3. Бокова поверхня циліндричного тіла 3 за своїми акустичними характеристиками близька до акустично м'якої, наприклад, вкрита звуковідбиваючою пористою гумою 10087. Висота циліндричного тіла 3 дорівнює висоті або більша за висоту герметизованого шаром 2 п'єзокерамічного кільця 1. Від п'єзокерамічного кільця 1 виведені електричні виводи 4. Величина кільцевого зазору між зовнішньою боковою поверхнею циліндричного тіла 3 і внутрішньою боковою поверхнею герметизованого ша (19) UA (11) 60920 (13) U 0,05  3 ром 2 п'єзокерамічного кільця 1 визначається виразом: R 0,05  T  0,8 RП , де: RT - зовнішній радіус циліндричного тіла; RП - внутрішній радіус герметизованого п'єзокерамічного кільця. Принцип роботи заявленного підводного електроакустичного перетворювача, який забезпечує досягнення бажаного ефекту, полягає в наступному. При подачі на електричні виводи 4 напруги збудження п'єзокерамічне кільце 1 починає здійснювати радіальне пульсуюче коливання. Зовнішня бокова поверхня герметизованого п'єзокерамічного кільця 1 збуджує оточуюче середовище, тобто відбувається випромінювання акустичної енергії у зовнішній простір. В цей же час внутрішня бокова поверхня герметизованого п'єзокерамічного кільця 1 збуджує водне середовище в кільцевому зазорі, при цьому збудження відбувається в протифазі із зовнішнім збудженням. Циліндрична хвиля тиску, випромінювана внутрішньою боковою поверхнею, досягає акустично м'якої поверхні циліндричного тіла 3, відбивається від неї і повертається до внутрішньої поверхні, що випромінювала її. В результаті відбувається обмін акустичною енергією двох поверхонь - що випромінює та що відбиває. Торцевого випромінення акустичної енергії із внутрішньої порожнини практично не відбувається. Відсутнє протифазне випромінення акустичної енергії із внутрішньої порожнини, а це призводить до підвищення ефективності підводного електроакустичного перетворювача із внутрішньою порожниною, заповненою водою. Кільцева порожнина, заповнена водою, має резонансні властивості, її імпеданс має чисто реактивний характер. Вказані властивості кільцевої порожнини впливають на резонансні властивості підводного електроакустичного перетворювача в цілому. Утворюється складна коливальна система - п'єзокерамічне кільце, кільцева порожнина з водою, циліндричне тіло з акустично м'якою поверхнею, водне середовище, що оточує підводний електроакустичний перетворювач. Шляхом зміни параметрів однієї з складових вказаної коливальної системи здійснюється керування резонансними 60920 4 властивостями підводного електроакустичного перетворювача. В даному випадку, змінюючи радіус циліндричного тіла в межах, визначених виразом: R 0,05  T  0,8 RП , де: RТ - зовнішній радіус циліндричного тіла 3; RП - внутрішній радіус герметизованого шаром 2 п'єзокерамічного кільця 1, здійснюється зміна резонансних властивостей всього підводного електроакустичного перетворювача. На фіг. 2 показана залежність резонансних частот підводного електроакустичного перетворювача від величини відношення RТ/RП, тобто від величини кільцевого зазору (радіуса циліндричного тіла). Тут ω0 - резонансна частота пульсуючих радіальних коливань п'єзокерамічного кільця в повітрі, ωр - резонансна частота заявленого підводного електроакустичного перетворювача. Заявлений перетворювач має два резонанса. Один, «низькочастотний», лежить нижче частоти ω0 і залежність його від RТ/RП представлена кривою 5. Другий резонанс, «високочастотний», лежить вище частоти ω0 і залежність його від RТ/RП представлена кривою 6. Таким чином, виконання підводного електроакустичного перетворювача у вигляді герметизованого п'єзокерамічного кільця з електричними виводами від нього, у внутрішній порожнині якого концентрично розміщене циліндричне тіло з акустично м'якою боковою поверхнею дозволяє виключити протифазне випромінювання акустичної енергії із внутрішньої порожнини і тим самим підвищити ефективність заявленого перетворювача. Крім того, розташовуючи у внутрішній порожнині концентрично циліндричне тіло, бокова поверхня якого акустично м'яка, з радіусом RT, відношення якого до внутрішнього радіуса герметизованого п'єзокерамічного кільця Rn знаходиться в межах від 0,005 до 0,8, можна керувати резонансними властивостями заявляємого перетворювача. Джерела інформації: 1. Дідковский B.C., Лейко О.Г., Савін А.Г. Електроакустичні п'єзокерамічні перетворювачі (розрахунок, проектування, конструювання). - К.; 2006 447 с. 5 Комп’ютерна верстка Мацело В. 60920 6 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601