Расчет параметров ПЭ преобразователя

3.3. Расчет параметров ПЭ преобразователя

Расчет данных параметров производим исходя из рассчитанных геометрических расчетов выполненных до этого. Для выбора рассчетных формул необходимо знать отношение h/a (толщины пластины к радиусу).

h/a=(t_k+t_T)/a=0.293<0.3

При выполнении данного условия пластина называется тонкой и поэтому дальнейший расчет производится по следующим формулам:

Данные расчеты произведенны для нахождения эквивалентных параметров излучателя. Здесь С_экв-эквивалентная гибкость, m_экв- эквивентная масса.**

 

3.3.1. Расчет энергетических характеристик преобразователя

Для этого необходимо задаться значением удельной мощности, которая для преобразователя такого типа примерно равна W_ак.уд=40 Вт/м, тогда акустическая мощность определяется по формуле W_ак= W_ак.уд×S=40×4,53×10^-3.

Рис. 5. Эквивалентная схема преобразователя

С₀ - электрическая емкость преобразователя;

R – сопротивление электрических потерь;

n – коэффициент электромеханической трансформации;

С_ЭКВ – эквивалентная гибкость;

m_ЭКВ – эквивалентная масса;

r_S – сопротивление излучателю;

r_мп – сопротивление механических потерь.

С другой стороны ем. мощность будет равна:

где .

Для одноконтурной эквивалентной схемы составляем следующее уравнение:

3.6

где

Для преобразователей работающих на воздушную среду КПД h=0,3, тогда U_раб=9 В.

Чувствительность в режиме излучения равна:

3.6

где P-давление на оси излучения при r=1м.

K₀=4×p×S/l²=41.

Чувствительность g₀=1.284 Па/В.

Электро-механическое КПД

Электрическая мощность преобразователя:

Полное сопротивление преобразователя равно:

где R_M=(r_S+r_мп)/h_ам×n=6,693 (кг/с),

тогда R_W=6.688(Ом).

Добротность преобразователя вычисляется по формуле:***

3.7

По определению добротность равна также отношению частоты к диапазону ее изменения. Поэтому получается, что Df=f/Q=9157 Гц., т.е. данный преобразователь работает в широком диапазоне частот ±9157 Гц от заданной частоты. Данный результат позволяет использовать пр-ль в нашем устройстве.

4.   Конструкция преобразователя

Рис. 6. Конструкция преобразователя

1 – пьезокерамическая пластина из материала ЦТСНВ-1;

2 – корпус преобразователя;

3 – резиновое кольцо;

4 – титановая пластина.

Конструкция данного преобразователя обладает хорошими механическими качествами и проста в изготовлении. Пьезокерамическая пластина (1) из материала ЦТСНВ-1 склеивается с пластной из титанового сплава(5) эпоксидным клеем, и с пощью корпуса (2) закрепляется. Для лучшего прижима исполбзуется резиновое кольцо (3). Пластмассовый корпус состоит из двух соединяемых с помощью клея или болтов частей. Выбор данной форму корпуса обусловлен использованием его в качестве поглощаюшего экрана. Он позволяет получить широкую характеристику направленности.

Литература

1. Свердлин Г.М. Прикладная гидроакустика: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Судостроение, 1990. – 320 с., ил.

2. Римский – Корсаков А. В. Электороакустика . М., “Связь”, 1973. 272 с. с ил.

3. Аронов Б.С. Электромеханические преобразователи из пьезоэлектрической керамики. – Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние, 1990. – 272 с: ил.

4. Справочник по гидроакустике / А.П. Евтютов, А.Е. Колесников, Е.А. Корепин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Судостроение, 1988. – 522 с.: ил. – (Библиотека инженера-гидроакустика).

* Л1 стр. 282

* Л1 стр. 287

** Л1 стр.287-288

*** Л2 стр. 27