Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Ультразвуковий випромінювач, що включає корпус, п'єзокерамічний диск та два електроди, перший з яких з'єднано з п'єзокерамічним диском, а другий - з корпусом, який відрізняється тим, що додатково містить узгоджуючу насадку, ізолятор і поглинач ультразвукових коливань, причому корпус ультразвукового випромінювача та дисковий резонатор виконано як єдину деталь, частина якої слугує дисковим резонатором, який сперто по контуру на іншу частину корпусу, п'єзокерамічний диск наклеєно на верхню частину корпусу, а узгоджуючу насадку з отворами встановлено на корпусі безпосередньо перед п'єзокерамічним диском, в нижній частині корпусу встановлено ізолятор з електродами, а на внутрішній поверхні ізолятора закріплено поглинач ультразвукових коливань.

Текст

Дивитися

Реферат: Ультразвуковий випромінювач включає корпус, п'єзокерамічний диск та два електроди, перший з яких з'єднано з п'єзокерамічним диском, а другий - з корпусом. Ультразвуковий випромінювач містить узгоджуючу насадку, ізолятор і поглинач ультразвукових коливань. Корпус ультразвукового випромінювача та дисковий резонатор виконано як єдину деталь, частина якої слугує дисковим резонатором, який сперто по контуру на іншу частину корпусу. П'єзокерамічний диск наклеєно на верхню частину корпусу, а узгоджуючу насадку з отворами встановлено на корпусі безпосередньо перед п'єзокерамічним диском. В нижній частині корпусу встановлено ізолятор з електродами. На внутрішній поверхні ізолятора закріплено поглинач ультразвукових коливань. UA 90728 U (54) УЛЬТРАЗВУКОВИЙ ВИПРОМІНЮВАЧ UA 90728 U UA 90728 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі генерування ультразвукових хвиль високої інтенсивності у повітрі і може бути використана для вузькоспрямованого передавання акустичної інформації, дистанційної ультразвукової обробки газових середовищ, вимірювання відстані та відлякування небажаних тварин. Відомі методи та пристрої, в основу яких поставлено принцип згинних коливань біморфного п'єзоелектричного перетворювача [1, 2]. Загальним недоліком відомих пристроїв є недостатнє узгодження вихідного імпедансу з імпедансом повітря і, як наслідок, невеликий акустичний тиск і коефіцієнт корисної дії. Це призводить до значних енерговитрат, особливо при випромінюванні потужних ультразвукових коливань. У відомому пристрої [2] в деякій мірі підвищується узгодження з повітряним середовищем за рахунок використання конічної мембрани, закріпленої вершиною в центрі вузлового кола першої моди біморфного перетворювача, проте наявність вузлового кола на активній поверхні випромінювача, обумовлена його кріпленням як вільного резонатора також призводить до незворотних втрат енергії. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, по технічній суті та ефекту, який досягається, є п'єзоелектричний ультразвуковий перетворювач, розміщений у корпусі, вибраний за найближчий аналог, який як і пристрій, що заявляється, містить корпус, п'єзокерамічний диск та електроди [3]. Особливістю відомого пристрою, яка відрізняє його від того, що заявляється, є конічний випромінюючий елемент, з'єднаний вершиною з центром резонатора, що коливається на першій моді. П'єзокерамічний диск, наклеєний на резонатор, спирається своїм вузловим колом на еластичну основу, що дає можливість точно виставити конічний випромінюючий елемент проти спрямовуючого отвору у корпусі. Це дозволяє підвищити акустичний тиск та коефіцієнт корисної дії ультразвукового перетворювача розміщеного у корпусі. Проте у відомому пристрої умови кріплення згинного резонатора відповідають режиму коливань вільної пластини, яка має вузлове коло на активній поверхні. Внаслідок цього внутрішня і зовнішня частини резонатора коливаються в протифазі, що призводить до незворотних втрат енергії, що випромінюється його зовнішньою частиною. Це є головним недоліком найближчого аналога при використанні його як джерела потужних ультразвукових коливань у повітряному середовищі. Крім цього наявність декількох склейок також призводить до активних втрат енергії. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити акустичний тиск та коефіцієнт корисної дії ультразвукового випромінювача шляхом повнішого використання активної поверхні його резонатора та кращого узгодження його вихідного імпедансу з імпедансом повітря. Особливістю корисної моделі є спосіб виконання згинного резонатора як єдиної деталі з корпусом, за якого він не має вузлового кола на активній поверхні, а також використання узгоджуючої насадки з отворами для додаткового узгодження імпедансів. Оскільки коливання резонатора за такого способу відбуваються всією площиною в одній фазі, вони є більш ефективними щодо передачі енергії у повітряне середовище, ніж коливання не синфазне, як у найближчого аналога. Крім цього використання узгоджуючої насадки з отворами, що являє собою акустичний трансформатор коливальної швидкості, додатково підвищує ефективність передачі коливань. Поставлена задача вирішується тим, що в ультразвуковому випромінювачі, що містить корпус, п'єзокерамічний диск та два електроди, перший з яких з'єднано з п'єзокерамічним диском, а другий - з корпусом, згідно з корисною моделлю, новим є те, що в нього введено узгоджуючі насадку, ізолятор і поглинач ультразвукових коливань, причому корпус ультразвукового випромінювача та дисковий резонатор виконано як єдину деталь, частина якої слугує дисковим резонатором, який сперто по контуру на іншу частину корпусу, п'єзокерамічний диск наклеєно на верхню частину корпусу, а узгоджуючу насадку з отворами встановлено на корпусі безпосередньо перед п'єзокерамічним диском, в нижній частині корпусу встановлено ізолятор з електродами, а на внутрішній поверхні ізолятора - поглинач ультразвукових коливань. Новим також є те, що дисковий резонатор у корисній моделі на відміну від найближчого аналога сперто по контуру без будь-яких клейових з'єднань. Таке функціональне вирішення ультразвукового випромінювача за рахунок спирання резонатора по контуру дає можливість збуджувати першу моду згинних коливань, яка не має на своїй активній поверхні вузлового кола. Це створює можливість для синфазних коливань усієї площі резонатора, підвищуючи його ефективність. Введення узгоджуючої насадки з отворами, розташованої безпосередньо перед п'єзокерамічним диском, здійснює трансформацію коливальної швидкості, підвищуючи таким чином електроакустичний коефіцієнт корисної дії. Виконання корпуса і резонатора як єдиної деталі зводить до мінімуму кількість клейових 1 UA 90728 U 5 10 15 20 з'єднань, що суттєво знижує активні втрати, а, отже, і внутрішній імпеданс. Це також покращує умови узгодження ультразвукового випромінювача з повітряним середовищем. На кресленні зображено ультразвуковий випромінювач. Пристрій складається з корпусу 1, на верхню грань якого, що слугує резонатором, наклеєно п'єзокерамічний диск 2, нижній отвір корпусу 1 закрито дисковим ізолятором 3, на який з внутрішньої сторони корпусу 1 наклеєно поглинач 4 і на якому також закріплено два електроди 5, з'єднані двома дротами з п'єзокерамічним диском 2 і корпусом 1. Зверху на корпус 1 насаджено узгоджуючу насадку 6 з отворами. Пристрій, що пропонується, працює наступним чином. На електроди 5 надходить електричний сигнал ультразвукової частоти і через дроти і корпус 1 передається на обидві сторони п'єзокерамічного диска 2. За рахунок п'єзоефекту п'єзокерамічний диск 2 разом верхньою гранню 7 корпусу 1, яка слугує резонатором, зазнають згинних коливань. Ці коливання спричиняють рух повітряного середовища, що безпосередньо контактує з п'єзокерамічним диском 2, який через отвори 8 в узгоджуючій насадці 6 передається у зовнішнє повітряне середовище. Коефіцієнт трансформації узгоджуючої насадки по коливальній швидкості визначається за формулою w S kw  2  1 , w1 S 2 де w1 , w 2 - коливальні швидкості до і після узгоджуючої насадки, S1 - площа п'єзокерамічного диска, S2 - сумарна площа отворів узгоджуючої насадки. Механікоакустичний коефіцієнт корисної дії визначається співвідношенням  AM  25 30 35 40 45 50 55 rиk 2 w , rM  rиk 2 w де rи - активний опір випромінення, rM - опір механічних втрат. Поглинач 4 при цьому гасить внутрішнє акустичне поле корпусу 1, що створюється нижньою стороною резонатора, яке могло б негативно впливати на згинні коливання п'єзокерамічного диска. Підвищення акустичного тиску та коефіцієнта корисної дії ультразвукового випромінювача при використанні пропонованої корисної моделі відбувається за рахунок виконання згинного резонатора як єдиної деталі з корпусом, за якого він не має вузлового кола на активній поверхні. Оскільки коливання резонатора за такого способу відбуваються всією площиною в одній фазі, вони є більш ефективними щодо передачі енергії у повітряне середовище, ніж коливання не синфазне, як у найближчого аналога. Крім цього використання узгоджуючої насадки з отворами, що являє собою акустичний трансформатор коливальної швидкості, додатково підвищує ефективність передачі коливань у повітря. Ці переваги досягаються введенням в корисну модель узгоджуючої насадки 6 з отворами, розташованої безпосередньо перед п'єзокерамічним диском 2, а також виконанням корпуса 1 і резонатора як єдиної деталі, що зводить до мінімуму кількість клейових з'єднань та суттєво знижує активні втрати. Крім цього спирання резонатора по контуру дає можливість збуджувати першу моду згинних коливань, яка не має на своїй активній поверхні вузлового кола. Це створює можливість для синфазних коливань усієї площі резонатора, підвищуючи його ефективність, а також покращує умови узгодження ультразвукового випромінювача з повітряним середовищем. Таким чином відбувається повніше використання активної поверхні резонатора та краще узгодження його вихідного імпедансу з імпедансом повітря. Досягнення такого результату неможливе за відомими методами, оскільки в них використовується вільний резонатор, який обов'язково має одне вузлове коло на своїй активній поверхні. Також у відомих методах та найближчому аналозі наявні не менше трьох клейових з'єднань, які вносять незворотні активні втрати і, таким чином, зменшують акустичний тиск і коефіцієнт корисної дії. Поєднання в корисній моделі, що пропонується, зазначених нововведень дозволяє одночасно підвищити акустичний тиск, що створюється ультразвуковим випромінювачем у повітряному середовищі, а також коефіцієнт корисної дії. Це особливо важливо для створення сучасних економічних ультразвукових приладів і систем, які широко використовуються у промисловості. Таким чином використання пропонованої корисної моделі дозволяє створити нові ультразвукові прилади з підвищеною потужністю, дальністю дії та розширеною сферою використання. Зокрема це вимірювання та облік витрат енергомістких рідин у технологічних 2 UA 90728 U 5 10 15 20 резервуарах, автомобільних баках та інших ємностях. Ультразвуковий випромінювач було успішно випробувано в акустичній лабораторії ОКБ "Шторм" при НТУУ "КПІ", а також використано у науково-дослідних роботах з ультразвукової обробки газових середовищ. Джерела інформації: 1. А.с. СССЗ № 2318027, МПК H04R 17/00, 1975. 2. Горбатов А.А., Рудашевский Г.Е. Акустические методы измерения расстояний и управления. - М.: Энергоиздат, 1981. - С. 173. 3. Патент США № US4368400 А, МПК G10K 9/00, H04R 17/00, В06В 1/06, G10K 9/122, 1983. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Ультразвуковий випромінювач, що включає корпус, п'єзокерамічний диск та два електроди, перший з яких з'єднано з п'єзокерамічним диском, а другий - з корпусом, який відрізняється тим, що додатково містить узгоджуючу насадку, ізолятор і поглинач ультразвукових коливань, причому корпус ультразвукового випромінювача та дисковий резонатор виконано як єдину деталь, частина якої слугує дисковим резонатором, який сперто по контуру на іншу частину корпусу, п'єзокерамічний диск наклеєно на верхню частину корпусу, а узгоджуючу насадку з отворами встановлено на корпусі безпосередньо перед п'єзокерамічним диском, в нижній частині корпусу встановлено ізолятор з електродами, а на внутрішній поверхні ізолятора закріплено поглинач ультразвукових коливань. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Додаткова інформація

Автори англійською

Naumenko Ihor Yakovych, Danylov Valerii Yakovych, Severina Viktoria Vitaliivna

Автори російською

Науменко Игорь Яковлевич, Данилов Валерий Яковлевич, Северина Виктория Витальевна

МПК / Мітки

МПК: H04R 17/00, G01N 29/04, B06B 1/06

Мітки: ультразвуковий, випромінювач

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-90728-ultrazvukovijj-viprominyuvach.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Ультразвуковий випромінювач</a>

Подібні патенти