способ согласования подвижной системы ультразвукового преобразователя с воздушной средой

Формула изобретения

1. СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ ПОДВИЖНОЙ СИСТЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ВОЗДУШНОЙ СРЕДОЙ, заключающийся в том, что в предрупорной камере преобразователя устанавливают подвижную систему излучателя ультразвука и стенку с одним или несколькими отверстиями, сечения которых совпадает с сечением сопряженного с ними входного отверстия рупора, с зазором друг относительно друга, возбуждают ультразвук излучателем в предрупорной камере и излучают его в воздушную среду через выходное отверстие рупора, отличающийся тем, что в предрупорной камере создают акустический резонатор путем выбора величены зазора между подвижной системой излучателя и стенкой с одним или несколькими отверстиями и осуществляют настройку резонатора на частоту, при которой достигается обтимальная форма амплитудно-частотной характеристики и излучаемой мощности преобразователя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эффективную величину зазора выбирают кратной половине длины волны излучаемого ультразвука, а сечение входного отверстия рупора выбирают из условия согласования с предрупорной камерой акустическим резонатором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроакустике и может быть использовано при разработке ультразвуковых преобразователей на основе пьезокерамических излучателей.

Известен способ согласования подвижной системы электроакустического преобразователя с воздушной средой, основанный на возбуждении стержня подвижной системой электрической катушкой возбуждения, передаче колебаний с увеличенной амплитудой за счет резонансных свойств стержня во входное отверстие рупора и излучении ультразвука в воздушную среду через выходное отверстие рупора [1]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ согласования подвижной системы ультразвукового преобразователя с воздушной средой, заключающийся в том, что в предpупоpной камере преобразователя устанавливают подвижную систему излучателя ультразвука и стенку с одним или несколькими отверстиями, сечение которых совпадает с сечением сопряженного с ними входного отверстия рупора, с зазором друг относительно друга, возбуждают ультразвук излучателем в предрупорной камере и излучают его в воздушную среду через выходное отверстие рупора [2]

Недостатки способа заключаются в следующем: невозможно изменить условия согласования для преобразователей, работающих в узком диапазоне частот, невозможность подстройки на оптимум амплитудно-частотной характеристики для таких преобразователей.

Задача изобретения обеспечить гибкое согласование элементов преобразователя.

Это решается за счет того, что в известном способе в предpупоpной камере создают акустический резонатор путем выбора величины зазора между подвижной системой излучателя и стенкой с одним или несколькими отверстиями и осуществляют настройку резонансной частоты акустического резонатора на частоту, при которой достигается оптимальная форма амплитудно-частотной характеристики и излучаемой мощности преобразователя.

Эффективная величина зазора может быть выбрана кратной половине длины волны излучаемого ультразвука, а сечение входного отверстия рупора из условия согласования с предрупорной камерой акустическим резонатором.

На чертеже дан преобразователь, на котором реализуется способ.

Преобразователь содержит алюминиевый цилиндрический корпус 1, пьезокерамическую подвижную систему 2 излучателя ультразвука биморфного типа с механическим выходом в центре, диффузор 3, жестко соединенный с центром подвижной системы, предрупорную камеру 4, образованную диффузором 3 и стенкой 5 рупорной вставки с отверстиями, сечения которых совпадают с сечением сопряженного с ними входного отверстия 6 рупора 7, соединенной телескопически с корпусом, контакты 8.

Способ реализуется следующим образом.

При подаче электрического сигнала переменной частоты на контакты 8 в излучателе 2 вследствие пьезоэффекта возникают изгибные колебания на частоте возбуждающего сигнала, передаваемые диффузору 3, который возбуждает ультразвуковые колебания на частоте возбуждающего сигнала в воздухе, заполняющем предрупорную камеру 4. Из камеры 4 осуществляют передачу ультразвука через рупор 7 с помощью входного отверстия 6 в воздушную среду.

Генерацию ультразвука осуществляют на частотах, не входящих в диапазон частот, на которых работа пьезокерамического излучателя 2 эффективна. Перемещением стенки 5 с рупором 7 по внутренней поверхности корпуса за счет их телескопической связи изменяют расстояние между диффузором 3 и стенкой 5 с рупором по внутренней поверхности корпуса за счет их телескопической связи, достигая акустического резонанса между их эффективными поверхностями в области упомянутого диапазона частот.

Дальнейшее перемещение стенки 5 и сопряженного с ней рупора 7 осуществляет подстройку на оптимум АЧХ и мощности ультразвука.