Патент №2115117 - Ультразвуковой преобразователь для работы в газовых средах

Предлагается УЗ преобразователь на изгибных колебаниях для газовых сред, предназначенный для бесконтактного контроля крупногабаритных изделий и материалов с большим затуханием УЗ колебаний. Он может также использоваться для измерения в воздухе расстояний до объектов и управления объектами, для измерения толщины тонколистовых изделий, для измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах и бункерах, для определения температуры воздуха в помещениях, для определения концентрации газовых смесей, для охраны объектов и др. Моночастотный преобразователь содержит пьезоэлектрический диск, возбуждаемый на диаметральных колебаниях, концентратор, выполненный в виде кольца и скрепленный своей внутренней боковой поверхностью с боковой поверхностью пьезоэлектрического диска, а внешней боковой поверхностью с тонкой металлической пластиной в виде полого цилиндра, имеющего узкие продольные прорези, начинающиеся на одном из торцев. Длина прорезей выбрана из условия и/2, где и - длина изгибной УЗ волны в пластине. Внутри цилиндрической пластины установлен конусообразный отражатель УЗ колебаний, который может быть выполнен с возможностью фокусировать излучаемые преобразователи УЗ колебания в осевом направлении. С целью повышения эффективности преобразователя со стороны наружной поверхности его тонкой металлической пластины установлен механический экран на расстоянии много меньше длины волны УЗ колебаний в газовой среде на рабочей частоте преобразователя. С этой же целью с торцевыми поверхностями пьезоэлектрического диска скреплены четвертьволновые металлические накладки в виде диска с диаметром меньшим диаметра пьезоэлектрического диска. Широколосный УЗ преобразователь от моночастотного отличается тем, то его пьезоэлектрический элемент, концентратор, тонкая металлическая пластина и акустический экран выполнены с осесимметрично-ступенчато изменяющимися диаметрами, а тонкая металлическая пластина изготовлена с изменяющейся соответственно длиной узких продольных прорезей, причем четвертьволновые металлические накладки на торцевых поверхностях пьезоэлектрического элемента отсутствуют. В сравнении с известными аналогами предложенный преобразователь позволяет излучать в газовую среду УЗ колебания не менее, чем на порядок большей мощности. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.