Claims (2)
НИИ числа резонансных частот его коле баний. Поставленна цель достигаетс тем, что при переключений фаз напр жений из мен ют частоту многофазных напр жений ио закону i. гае С - скорость звука в материале вибратора} И - число секций; 6 - толщина секции. На фиг. 1-4 приведены схемы, по сн юшие механизм электрического смещени узла колебаний по толщине вибрат ра. Способ возбуждени рабочей (торцовой ) поверхности вибратора на разных частотах основан на приложении переменных напр жений к отдельным секци м вибратора и заключаетс в том, что мес том положени узла колебаний (по сме шению) управл ют электрически. Дл этого , переключают фазы переменных напр жений на секци х вибратора относительно фаз пол ризации секций, иэмен ют величины этих напр жений и час тоту в зависимости от того, Kattyro частоту колебаний рабочей поверхности необходимо получить. Переключение фаз п& ременных напр жений на секци х и изме нение величин этих напр жений осущест вл ют переключением выводов от секций вибратора к источнику переменного напр жени относительно напр жени пол ризации . При переходе от возбуждени вибратора с одной частоты на другую одновременно выполн ют несколько операций , при этом при переключении фаз п&ременных напр жений на секци х вибра тора относительно фаз пол ризации секций измен ют частоту f многофазны йапр жений по закону . При возбуждении рабочей поверхности вибратора, состо щего из восьми секций J 1-8 (см. фиг. 1) на высокойчастоте , равной резонансной частоте отде ь йЪй секции ( ), к каждой секции подключают одинаковые по величине напр жени , причем на соседних секци х фазы переключают в прогавофазе по от ношению к напр жению пол ризации. С правой стороны секиий знаками (+ и ) отмечены фазы посто нного («) напр жени (вектора)пол ризации секпий. С левой гоаннпы секпий такими же знаками отмечены мгновенные фазы подключаемого к секци м переменного напр жени ( /v ). Стрелками дл каждой секции обозначены амплитуды смещени границ секций вдоль направлени н распространени звука. Так как переменное напр жение подключено к секци м I, 3, 5 и 7 в фазе по отношению к пол ризации, а к секци м 2, 4, 6 и 8 - в противофазе, смещении границ секций 1, 3, 5 и 7 направлены наружу, в то врем как смещени границ секций 2, 4, 6 и 8 направлены внутрь. Этим достигаетс возбуждение соприкасаемых поверхностей секций одинаково интенсивно в фазе, т.е. на границах соприкасаемых секций и торцовых поверхност х вибратора образуют пучностр, а в серединных поверхност х секций - узлы. Справа от вибратора (крива 9) показано распределение амплитуд смещений вдоль вибратора. Так как 5 (рассто ние от рабочей поверхности до первого узла) в этом случае равно половине толщины секции, то частоту f подключаемых к каждой секции переменных напр жении в этом случае устанавливают равной i c/2e c/e-rгде С - скорость звука в секционированном вибраторе в направлении распространени звука. При возбуждении рабочей торцовой поверхности 1О ибратора на резонансной fz т.е. уменьшенчастоте ной вдвое, фазы переменных напр жений переключают так, что к секци м 1 и 2 крайней пары подключают одинаковые напр жени в фазе с пол ризацией, а в следующей за ней паре секции 3, 4 - в противофазе. При рассмотрении вибратора с большим числом секций в. следующей за ней паре - в фазе, и т.д. - фазы переворачивают через пару секцией. Таким переключением фаз напр жений по отношению к пол ризации достигают возбуждение соприкасаемых поверхностей между секци ми 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 механически в противофаае и образуют узлы колебаний на границах между этими секци ми , а также возбуждают соприкасаемые поверхности между секци ми 2-3, 4-5, 6-7 механически-В фазе, что обеспечивает на границах между этими секци ми и на торцовых поверхност х вибратора пучность колебаний. Крива 11 показывает распределение амплитуд смещений вдоль вибратора дл этого примера. Частоту i переменных напп жений. подключаемых к каждой секрии в этом случае, устанавливают ра&ной ,,-С/4е С/е2 При возбуждейии рабочей торцовой поверхности 10 вибратора (см. фиг, 3) на резонансной частоте i.g , уменьшенной в 4 раза, переключают фаз на противоположные в секци х 5, 6, 7 и 8, т.е. следующих через две пары от конца вибратора, и уменьшают напр жени в крайних 1, 8 и в серединных 4, 5 секци х . Этими операци ми обеспечивают расположение промежуточных значений смещений между узлом и пучностью в кривой распределени амплитуд (крива 12) сто чей волны вдоль вибратора на границах между секци ми 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, узлов на границах между секци ми 2-3, 6-7 и пучностей на границах между секци ми 4-5 и торцовых поверхност х вибратора. Позицией 13 обозначена крива ,. усло но показывающа на схеме (см. фиг. 3) что напр жени , подключаемые к секци м 1 и 8, должны быть уменьшены по сравнению с напр жени ми на секци х 2, 3, 6 и 7. Частоту напр жений, подключаемых к каждой секции, устанавливают в этом случае равной 4fflr. 4 показаны схема переключени фаз и характер изменени перемевны напр жений, прикладываемых к секци м вибратора дл возбуждени его рабочей повфхности на частоте i , в восем раз меньшей исходной частоты f т.е. на частоте д,/в. Крива 14 показывает распределение амплитуд колебаний вдоль вибратора. В этом случае чистоту напр жений, поцвод мых к каждой секции, устанавливают равной i ;c/ 6e-- Предлагаемый спосо(3 также работоспособен и при согласном соединении соседних секций по отношению к направлению пол ризации. Таким образом, достигаетс возможность эффективного возбуждени колебаний наружной поверхности одного вибратора на нескольких резонансных частотах, разлнйюшихс в несколько раз. При этом повышаютс КПД, чувствительность, ра -виваемое звуковое давление на всех возбуждаемых частотах, а также достигаетс возможность использовани более прочного вибратора на любой резонансной частоте за счет увеличени числа возбуждаемых секций. Формула изобрете 1и Способ возбуждени акустического секнионированного по толщине вибратора, основанный на приложении к его пол ризованным секци м переменных электрических напр жений и переключени их фаз, -отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности работы вибратора путем увеличени числа резонансных частот его колебаний, при переключении фаз напр жений измен ют частоту многофазных напр жений по законуС п где С - СКОРОСТЬ звука в материале виб ратора; П - число секций} 6 - толщина секции. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: I.Hecbt H.,Bie EteVtpocd tdb-tischen ,Le1p2.i§,96(,c.25 -2ffб. The scientific research institute of the number of resonant frequencies of its oscillations. This goal is achieved by the fact that when the phases of voltages are switched, the frequency of multiphase voltages changes according to law i. GUE C - the speed of sound in the vibrator material} I - the number of sections; 6 - section thickness. FIG. Figures 1-4 show the diagrams illustrating the mechanism of electrical displacement of an oscillation assembly along the thickness of vibratra. The method of exciting the working (end) surface of the vibrator at different frequencies is based on the application of alternating voltages to individual sections of the vibrator and consists in that the position of the vibration node (by mixing) is electrically controlled. For this, the phases of alternating voltages on the vibrator sections are switched relative to the phases of polarization of the sections, and the magnitudes of these voltages and frequency are dependent on the Kattyro frequency of the working surface oscillations. Phase switching n & The belt voltages on the sections and the change in the magnitudes of these voltages are the switching of the leads from the vibrator sections to the alternating voltage source relative to the polarization voltage. When switching from vibrator excitation from one frequency to another, several operations are simultaneously performed, and when switching phases of the p & v voltage across the sections of the vibrator relative to the phases of polarization of the sections, the frequency f of the multiphase voltage is changed by the law. When the working surface of the vibrator, consisting of eight sections J 1-8 (see Fig. 1), is excited at a high frequency equal to the resonant frequency of the section section (), the same voltage is connected to each section, and phases are switched in progavophase with respect to the polarization voltage. On the right side of the sekiy, the signs (+ and) mark the phases of a constant (“) voltage (vector) of the polarization of the sequencing. The same phases indicate instantaneous phases of the alternating voltage connected to the sections (/ v) on the left side of the sequencions with the same signs. The arrows for each section indicate the amplitudes of the displacement of the boundaries of the sections along the direction and propagation of sound. Since the alternating voltage is connected to sections I, 3, 5, and 7 in phase with respect to polarization, and to sections 2, 4, 6, and 8 — in antiphase, the displacement of the boundaries of sections 1, 3, 5, and 7 is directed outwards, while the displacements of the boundaries of sections 2, 4, 6 and 8 are directed inwards. By this, the contacting surfaces of the sections are excited equally intensively in the phase, i.e. at the boundaries of contiguous sections and end surfaces of the vibrator they form antinodes, and in the middle surfaces of sections they form nodes. The distribution of amplitudes of displacements along the vibrator is shown to the right of the vibrator (curve 9). Since 5 (the distance from the working surface to the first node) in this case is equal to half the section thickness, the frequency f connected to each section of the voltage variables in this case is set equal to ic / 2e c / e — r where C is the speed of sound in a partitioned vibrator in the direction of sound propagation. When excitation of the working end surface of the 1O ibrator at the resonant fz, i.e. halved frequency, the phases of alternating voltages are switched so that the same voltages in the phase with polarization are connected to sections 1 and 2 of the extreme pair, and in the next pair of sections 3, 4 - in antiphase. When considering a vibrator with a large number of sections in. the next pair is in phase, etc. - the phases are turned over after a couple of sections. By such a switching of voltage phases with respect to polarization, excitation of contact surfaces between sections 1–2, 3–4, 5–6, 7–8 mechanically in an oppository reach and form oscillation nodes at the boundaries between these sections, as well as excite contiguous the surfaces between sections 2-3, 4-5, 6-7 are mechanically-B phase, which provides an oscillation oscillation at the boundaries between these sections and at the end surfaces of the vibrator. Curve 11 shows the distribution of the displacement amplitudes along the vibrator for this example. The frequency i of variable variables. In this case, connected to each sekrei, install a & n, - С / 4е С / е2 When the working end surface 10 of the vibrator (see FIG. 3) is excited, at the resonant frequency ig, reduced 4 times, the phases are switched to opposite ones sections 5, 6, 7 and 8, i.e. following two pairs from the end of the vibrator, and reduce the voltage in the extreme 1, 8 and in the middle 4, 5 sections. These operations ensure that intermediate values of the displacements between the node and the antinodes are located in the amplitude distribution curve (curve 12) of the standing wave along the vibrator at the boundaries between sections 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, nodes at the boundaries between sections 2-3, 6-7, and antinodes at the boundaries between sections 4-5 and the end surfaces of the vibrator. Position 13 marked the curve,. conditionally shown in the diagram (see fig. 3) that the voltages connected to sections 1 and 8 should be reduced compared with the voltages of sections 2, 3, 6 and 7. The frequency of the voltages connected to each section is set in this case equal to 4fflr. Figure 4 shows the phase switching circuit and the nature of the change in the variable voltage applied to the sections of the vibrator to excite its operating surface at frequency i, eight times lower than the initial frequency f, i.e. at frequency d, / in. Curve 14 shows the distribution of oscillation amplitudes along the vibrator. In this case, the purity of the voltages applied to each section is set to i; c / 6e-- The proposed method (3 is also operational with a consistent connection of adjacent sections with respect to the direction of polarization. Thus, the possibility of surfaces of one vibrator at several resonant frequencies, which are several times different. At the same time, the efficiency, sensitivity, developed sound pressure at all of the excited frequencies, as well as the possibility of claiming a stronger vibrator at any resonant frequency by increasing the number of sections to be excited. Formula 1i: A method for exciting an acoustic thickness-sensitive vibrator based on applying alternating electric voltages to its polarized sections and switching phases different from that in order to increase the efficiency of the vibrator by increasing the number of resonant frequencies of its oscillations, when switching phases of voltages, the frequency of multiphase voltages is changed according to the law where С - SPEED of sound in the vibrator material; П - number of sections} 6 - section thickness. Sources of information taken into account in the examination: I.Hecbt H., Bie EteVtpocd tdb-tischen, Le1p2.i§, 96 (, p.25 -2ffb.
2. Е. Ультразвуковые преобразователи , М., Мир, 1972, с. 216, рис. 6, Бв и 6.в.2. E. Ultrasonic Transducers, M., Mir, 1972, p. 216, fig. 6, BV and 6.B.
/3/ 3
WW
/V/ V
Фиг.}Fig.}
г g
LL
Г7G7
.+. +
-Е-E