Расчетные графики и таблицы по электроакустике - Иофе В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Для приемника, работающего с остаточной поляризацией, полученные из графика значения надо уменьшить вдвое.
Предполагается, что размеры приемной поверхности не менее порядка длины принимаемой волны. В общем случае полученные из графика значения чувствительности необходимо умножить на величину - Га ,
V г1 + Xі
где гаиха— безразмерные коэффициенты удельного сопротивления излучения (см. график 8-4).
Пример. Найти чувствительность на частоте 10 кгц (ниже резонансной) цилиндрического магнитострикционного приемника с удельной индуктивностью 1 мкгн на виток и внешним радиусом 2 см при отношении внешнего и внутреннего радиусов равным 1,4. Высота цилиндра Ь составляет 100 см.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей 1 мкгн на виток, до пересечения с наклонной прямой для отношения радиусов, равного 1,4, отсчитываем на оси ординат значение, равное 5,2 мкв/бар. Умножая эту величину на /гг-10~6= 104-2-10~6= 0,02, получим приблизительно искомое значение .чувствительности 0,1 мкв/бар.
Учтем влияние малости радиуса цилиндра сравнительно с длиной воспринимаемой волны, равной 15 см, для частоты 10 кгц»
Обращаясь к графику 8-4, находим для значений
X 15
и
2кЬ 6,28-100
Z0 = — == —-ж 42
I 15
величины
откуда
г а = 0,75 ха = 0,35, 0,75
V + 4 V(PJS)2 + (0,35)2
;0,9.
Умножая найденное выше значение чувствительности на полученный коэффициент, определяем окончательно искомую чувствительность 0,1-0,9 = = 0,09 мкв/бар.
463
График 12-20
a1
tu~s
-і Cos 2лМ :
-га
1 L 02 ?> 3 P
\\ V \
\ л -¦ \
2 1 f \ \ \ г \
+ г|- V- \ Л
-J- 4- 4- л
I I 1
I 1 I
I J J f I
*|_I_I_I I I 1 I I I I 1 11 1 I 1 ¦»111Il ¦ 1 Il 111
і і О ZU 100 ' 200кгц
Зависимость величины А (/0гО от резонансной частоты приемника І о [кгц] и толщины накладки t [см], служащей параметром семейства кривых.
График является вспомогательным для расчета чувствительности хо. лостого хода на резонансной частоте стержневых пьезоэлектрических приемников со стальными накладками.
Чувствительность пьезоэлектрического приемника на резонансе v [мв/бар] определяется формулой: *
V0 = а А (/о. t),
где A (f0,t) — полученная из графика частотная функция;
а — постоянная приемника, значение которой для различного типа приемников приводится в следующей таблице: Зависимость определяется формулой:
A(U, t)=±cos^-t, Io с1
где fQ\— резонансная частота [гц];
C1 — скорость звука в материале накладки. Для стали C1 = 5,05 X X 10б CMj'сек.
* Л. Я. Г у т и н, ЖТФ, 1945, XVI, стр. 39.
464
Тип приемника
пьезоэлемент
эффект
вырез
Сегнетовая соль .
Фосфат аммония
Кварц .....
Турмалин . . . .
Титанат бария (керамика) . .
поперечный
продол ьн ыи
поперечный
продольный
продольный и всесторонний
продольный
45° по оси а
45° по оси с
2dh
1
S22?U (?с)е H
1
47
2d*
(P*)e 1
S33E33 (?с)в
Adv
4^зз ,
S33e33
4А
1
1
1
h
22
70 ПО
20
где d> sr и є — пьезоэлектрический модуль, модуль упругости и диэлектрическая постоянная пьезоэлектрического элемента приемника;
о — расстояние между обкладками (толщина) отдельного кристалла \см\ в случае использования поперечного эффекта; h — высота кристалла [см]\
Tj — акустико-механический к. п. д., принятый равным 0,8; (рс) — удельное активное сопротивление среды, равное для воды 1,5-105г-слі"2-сек._1.
Предполагается, что размеры поверхности приемника значительны сравнительйо с длиной волны. В общем случае получаемые из графика зна-
чения следует умножить на
где Г И X
безразмерные ко-
эффициенты удельного сопротивления излучения (см. гл. 8).
Значения приведенной постоянной приемника а действительны при определении чувствительности однослойного и многослойного пьезоэлектрических приемников при параллельном соединении пластин. При последова-
¦4, = 0,193 (du + d23 + d3Q);
Sx = 0,11 (sn + S22 + sss + 2s|3 + 2s^ + 2s[2); ex = 0,33 (eu + є22 + є33),
30 в. К. Иофе, А. А. Янпольский
465
тельном соединении пластин полученные из таблицы значения а следует умножать на число пластин в последовательном соединении.
Пример. Найти чувствительность на резонансной частоте 10 кгц сегнетового приемника, использующего поперечный пьезоэффект и состоящего из 20 параллельно соединенных пластин толщиной 0,1 см и высотой 2 см при толщине накладки 0,8 см.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей 10 кгц, до пересечения с кривой с отметкой 0,8, отсчитываем на оси ординат значение частотной функции, равное 0,1. Обращаясь к таблице, находим
