* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки
14.4. Пластинчатые
и сферические
пьезокерамические
преобразователи
14.4. П л а с т и н ч а т ы е и с ф е р и ч е с к и е пьезокерамические преобразователи
В д и а п а з о н е частот н и ж е 5...10 к Г ц п р и м е н я ю т преобразователи, м е х а н и ч е с к и е с и с т е м ы к о т о р ы х совершают поперечные к о л е б а н и я изгиба. К а к правило, э т и преобразователи в р е ж и м е п р и е м а используют в области частот н и ж е р е з о н а н с ной. Ф о р м а колебаний, с о б с т в е н н ы е ч а с т о т ы и э л е к т р о а к у с т и ч е с к и е п а р а м е т р ы их з а в и с я т от у с л о в и й з а к р е п л е н и я а к т и в н ы х э л е м е н т о в [7—9, 12, 15]. Колебательную с и с т е м у п л а с т и н ч а т ы х ( б и м о р ф н ы х ) преобразователей вы¬ полняют в виде двухслойных прямоугольных или круглых пьезокерамических пластин, опертых п о п р о т и в о п о л о ж н ы м ребрам (рис. 14.5, а ) и л и п о п е р и м е т ру ( р и с . 14.5, б ) , т . е . с и м м е т р и ч н ы х и л и а с и м м е т р и ч н ы х б и м о р ф н ы х эле¬ ментов.
Рис. 14.5. Колебательные системы прямоугольного (а) и круглого (б) пластин чатых (биморфных) преобразователей Ф о р м а к о л е б а н и й т о н к о й п л а с т и н ы о п р е д е л я е т с я в ы р а ж е н и я м и [8, 9, 12]: f ( x ) = sm(;cc / /); f(r) = 1,04J (2,2r / a) - 0,04N (2,2r / a),
0 0
(14.5)
где J и N — ф у н к ц и и Бесселя 1-го и 2-го рода. Эквивалентные сосредоточенные параметры
0 0
т
Св
Ж E 2 3
экв
= Рah/; т
4 3
экв
= 0,6тгра h;
2 2 2
(14.6) / (46E*h ).
3
= 3(1 - р ) / / ( я E ^ a h ) ; С в = 3(1 - р ) a
Ж
где р = -s^ / s — коэффициент П у а с с о н а ; = 1 / s — м о д у л ь Юнга мате¬ р и а л а пластин. Р е з о н а н с н ы е ч а с т о т ы н е н а г р у ж е н н о г о преобразователя
E
f0 * 0,9cfh / (/2V1 - р ) ; f0 * 0,45cfh / (a
2
-р ),
2
(14.7)
где c. =
E
Коэффициент э л е к т р о м е х а н и ч е с к о й т р а н с ф о р м а ц и и
N = яd31E ah /[/(1 - р)]; N = 4 , 5 ^ ^ h / (1 - р).
E K)1
(14.8)
Преобразователи с а к т и в н ы м э л е м е н т о м в форме полой сферической обо¬ л о ч к и используют в к а ч е с т в е и з м е р и т е л ь н ы х излучателей и п р и е м н и к о в [10]. Расчет сферического преобразователя т о ж д е с т в е н расчету ц и л и н д р и ч е с к о г о преобразователя, и з л о ж е н н о м у в п. 9.3.
