Одним из основных преимуществ применения биморфных элементов (элементов, представляющих собой склеенные между собой пьезокерамические пластины с прокладкой между ними или без) является их большая емкость даже при небольших габаритах. Это позволяет изготавливать из пьезокерамики электроакустическое оборудование довольно малых размеров, не помещая вблизи пьезоэлемента усилителя, при значительной длине кабеля получать достаточную чувствительность аппарата. Биморфные пьезоэлементы отличаются очень высокой чувствительностью по сравнению с простыми пьезоэлектрическими.
На рисунке 1 рассмотрен приемник на основе биморфного соединения.
Рис. 1. Приемник на основе биморфного соединения
В зависимости от конструктивного выполнения — приемники на основе биморфных элементов могут реагировать: а) на величину звукового давления; б) на разность давлений (приемники градиента давления).
В приемниках градиента давления возникает сила, обусловленная разностью давлений р1-р2 на обеих сторонах приемника, связанных с прямой волной и волной, огибающей приемник. Поэтому электрический сигнал на выходе приемника будет пропорционален разности давлений р1-р2.
В приемниках градиента давления биморфные элементы могут закрепляться по двум торцам или за один торец при трех других свободных. Также механические колебательные системы могут герметизироваться заливкой компаундом, либо с помощью резинового покрытия, либо помещением в заполненный, например, электроизоляционный кремнийорганической жидкостью, корпус (рисунок 2).
Рис. 2. Вид крепления биморфных элементов
В прямоугольных биморфных элементах переход на продольный пьезоэффект позволяет достичь увеличения эффективности преобразователей.
Механические колебания системы пл. пр-лей ГД состоят из биморфных элементов и сопряженных с ними по контуру инерциальных элементов, масса которых должны превышать массу биморфного элемента, чтобы механическое сопротивление их было значительного больше механического сопротивления биморфного элемента для падающей волны. Лишь при этом условии и будет осуществляться принцип их действия.
Инерционные массы, являясь опорами для активного элемента при его изгибаемых колебаниях, обуславливают возникновение сил реакции, противодействующих как вращению контура элемента, так и его поступательному перемещению в направлении оси Z.(рисунок 3).
Рис. 3. Общий вид системы пл. пр-лей ГД
Целесообразно выполнять 3- слойными. Средний слой, который должен составлять примерно 1/3 от общей толщины биморфного элемента, выполняется из пассивного материала, например силового ВТ1–0. Склеиваемые материалы должны иметь примерно равные коэффициенты линейного распределения.
Важным узлом механической колебательной системы является реализация контура сопряжения биморфного элемента с инерциальными элементами.
На сегодняшний день излучатели на основе бимофрных соединений являются одними из наиболее эффективных и перспективных в разработке за счет преимуществ, описанных ранее. И, конечно же, это касается не только излучателей, бифорфные соединения отлично зарекомендовали себя в пьезоэлектрических преобразователях в целом
Литература:
- Свердлин Г. М. Гидроакустические преобразователи и антенны. Ленинград, «Судостроение», 1980
- Сайт http://www.eurotek-general.ru/products/pezokeramich_el/form_el/bimorfnye-pezoelementy/#ad-image-0
