ПЬЕЗОБЛОК

Полезная модель относится к области технической акустики и может быть использована как составная часть пьезоэлектрических преобразователей и антенн в гидроакустике и для технологических применений.
Для изготовления пьезоэлектрических преобразователей и антенн цилиндрического типа наиболее часто применяются активные элементы  пьезоблоки в виде сплошных или секционированных колец, работающих на радиальной моде колебаний. (ПодводнЫесэявктрраку тические преобразователи. Справочник. Под редакцией В.В.Богородского. Л.: 1963г.).
Применяемые секционированные пьезоблоки эффективно работают как в режиме приема, так и в режиме излучения, поскольку они позволяют использовать более высокий предельный пьезомодуль -Я 33.
Секционированные пьезоблоки представляют собой кольца склеенные из сегментов (Ультразвуковые преобразователи. Под ред. Е.Кикучи. М.: 1972 г.) или призм (вышеупомянутый Справочник). Для упрочнения секционированных пьезоблоков на их наружную поверхность с натягом надет бандаж в виде тонкого металлического цилиндра (Подводные электроакустические преобразователи. Справочник), термоусаживаемой полимерной оболочки (А.с. СССР №585887) или стеклонити (патенты США JW 370967, 3716828, вышеупомянутый справочник).
ПЬЕЗОБЯОК
// ,.CytЈ
v/ X
Недостаток указанных секционированных преобразователей связан с тем, что при склейке большого количества пьезоэлементов в виде призм и дальнейшей обработке наружной поверхности пьезоблока для придания ему формы калиброванного цилиндра перед армированием и последующей сборкой, между призмами образуются непроклеи и пустоты, а в самих призмах трещины от механической обработки по наружной поверхности, что приводит к снижению динамической прочности пьезоблоков, уменьшению коэффициента связи при работе в режиме излучения и приема и увеличению разброса параметров от блока к блоку, что особенно неблагоприятно сказывается на параметрах многоэлементных преобразователей и антенн.
Наиболее близким по технической сущности и по количеству общих признаков к предлагаемому является пьезоблок, описанный в книге А.Г.Рабиновича и Л.А.Рубанова Технология производства гидроакустической аппаратуры. Л.: 1973 г., стр.103-115. Пьезоблок представляет собой кольцо, склеенное из пьезоэлементов в виде призм. Призмы выполнены прямыми и имеют трапециидальное сечение. Призмы склеены по боковым поверхностям, на которые предварительно нанесены электроды. Наружная поверхность пьезоблока имеет форму калиброванного цилиндра, для чего склеенный пьезоблок отшлифован. На наружную поверхность с натягом нанесена стеклонить со связующим, образующая после полимеризации жесткий бандаж, армирующий пьезоблок.
Как уже было отмечено, такая конструкция пьезоблока не позволяет полностью реализовать эффективность, заложенную в нее применением пьезоэлементов в виде призм, работающих на предельном пьезоэффекте. Призмы имеют разброс геометрических размеров, и склейка их в кольцо приводит к обязательному появлению нерегулярных пустот
их резонансных частот и снижению динамической прочности и коэффициента связи, т.е. эффективности в режиме приема и излучения.
Задачей изобретения является уменьшение разброса параметров пьеэоблоков, повышение его эффективности и динамической прочности и снижение себестоимости.
Для решения поставленной задачи пьеэоблок цилиндрического типа, выполненный из пьезоэлементов в виде призм, склеенных по боковым граням, на наружную поверхность которого с натягом нанесена стеклонить со связующим имеет новые признаки, а именно:
поперечное сечение боковой наружной поверхности пьезоблока имеет-форму многоугольника, вписанного в овал, овальность которого определяется полем допусков на поперечные размеры призм.
Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой изображен предлагаемый пьезоблок.
Пьезоблок I выполнен из прямых призм 2, имеющих трапециидальное сечение. На боковые поверхности призм нанесены электроды, к которым припаяны лепестки, размещенные в пазах (на фиг.1 не указаны), выведенные внутрь пьезоблока. Боковая поверхность пьезоблока представ ляет собой многогранник, на который с натягом наметана стеклонить 3 со связующим. В этом многограннике призмы, размеры которых различны в пределах поля допусков, смещены друг относительно друга по радиусам. В результате такого естественно занятого взаимного расположения призм средняя линия поперечного сечения пьезоблока, а следовательно фигура, в которую вписано поперечное сечение многогранника представляет собой свал.
Его овальность, т.е. разность между большим с/) и меньшим л) диаметром определяется разбросом поперечного размера призм (угла и ширины).
друг относительно друга. Это может быть достигнуто, например, если приспособление для фиксации призм при склейке может изменять форму.
При этом слой клея равномерно распределен по боковым поверхностям всех призм, независимо от их размера, и не образует щелей и пустот, и слой его минимален по толщине, что обеспечивает наилучшие условия склейки и образование манолитной колебательной системы.
Стеклонить 3, намотанная на поверхность многогранника с натягом, выбранным по режиму армирования, сглаживает поверхность многогранника. Как показали результаты эксперимента 2-3 слоя стеклонити, намотанной со связующим на основе эпоксидной смолы, делает поверхность пьезоблока достаточно гладкой (сглажены грани многоугольника) для осуществления герметизации гидроакустического преобразователя, склеенного из 3-х пьезоблоков по торцам через резиновые прокладки - манжеты и надетым наружным резиновым чехлом.
При заявленной форме пьезблока обработка его наружной поверхности становится излишней, поскольку монолитная колебательная система без пустот, имеющая равномерное распределение жесткости по объему имеет малый разброс резонансных частот. Это, с одной стороны, снижает себестоимость пьезоблока, а с другой - повышает его качество, т.к. устраняет еще один источник образования микротрещин.
В приведенном примере пьезоблоки имеют резонансную частоту с разбросом на 25% меньше, чем по ТУ, а чувствительность в режиме приема практически совпадает с расчетной, что говорит об отсутствии снижения пьезомодуля из-за наличия внутренних дефектов. Разброс чувствительности на партию из 30-50 пьезоблоков не превышает + 10/Ј.