Пьезопреобразователь

1 Область техники Изобретение относится к геофизической скважинной аппаратуре и аппаратуре для физического воздействия на пласты, может быть использовано в геологоразведке, нефтяной, газовой, горной и других отраслях промышленности для интенсификации добычи полезных ископаемых. Уровень техники Известны пьезопреобразователи, в которых используются гибкие вставки для понижения резонансной частоты колебательной системы при заданных размерах. (Акустические преобразователи. Под. ред. Свердлина А. Б-ка инженера-акустика. М. Судостроение, 1982, с. 144). Недостаток таких устройств - недостаточная надежность преобразователя. Известен также, принятый заявителем за прототип, пьезопреобразователь, содержащий пьезопакет из продольно-поляризованных электрически соединенных параллельно пьезокерамических шайб с накладками толщиной 40,армирующий стержневой элемент и стягивающий элемент-гайку. (А.С. СССР 1402991, G 01 V 140,15/06/88. Бюл.22) Недостаток известного устройства - недостаточная надежность и долговечность. Перечень фигур чертежей На фиг. 1 представлен пьезопреобразователь, на фиг. 2 - накладка со скошенной излучающей поверхностью,на фиг. 3 цилиндрический вариант исполнения гибкой вставки (упругости), на фиг. 4 - катушечный вариант исполнения гибкой вставки (упругости), на фиг. 5 - размещение канавки на стягивающем элементе-гайке, где 1 - пакеты поляризованных пьезокерамических шайб, 2 - гибкая вставка (упругость), 3 - накладки, 4 - электроизоляционная трубка, 5 - армирующая трубка, 6- гайка, 7 - защита, 8 - канавка. Сущность изобретения 4.1. Задача Техническая задача состоит в устранении указанных недостатков: повышение надежности и долговечности пьезопреобразователя, а также повышение КПД. 4.2. Отличительные признаки В отличие от известного решения в пьезопреобразователе соединение пьезопакетов выполнено в виде гибкой вставки-упругости, соединение стержневого элемента и стягивающего элемента выполнено с возможностью регулирования усилия армирования, накладка и вставкаупругость выполнены из материала с волновым сопротивлением и коэффициентом температурного расширения керамики шайб, при этом пьезопреобразователь может быть выполнен, например, из двух пакетов, вставка-упругость может быть в виде цилиндра или катушки, а на 002073 2 кладки, в виде цилиндра со скошенной излучающей поверхностью, и вставка-упругость выполняются, например, из стали или титана, стягивающий элемент выполняется в виде гайки и снабжен канавкой. 4.3. Сущность устройства Пьезобразователь состоит из пьезопакета(1) из продольно-поляризованных электрически соединенных параллельно пьезокерамических шайб с накладками (3) толщиной 40 (гдедлина волны в материале накладки), армирующего стержневого элемента (5) и стягивающего элемента (например, гайки) (6), обеспечивающего продольные усилия сжатия пьезопреобразователя - усилия армирования. Стягивающий элемент (6) может быть снабжен канавкой (8) для демпфирования колебаний и исключения из колебательной системы армирующей трубки (5),пьезопакеты, например, устройство из двух пакетов, соединены с помощью гибкой вставкиупругости (2) в виде, например, катушки или цилиндра, а накладки (3) в виде цилиндра со скошенной излучающей поверхностью, чем достигается большая площадь поверхности излучения и частичный поворот направления излучения, соединение стержневого элемента и стягивающего элемента выполнено с возможностью регулирования усилия армирования, упругость и накладки выполнены из материала с волновым сопротивлением и коэффициентом температурного расширения керамики шайб,например, из титана или стали. Устройство работает как пьезопреобразователь, выполненный в виде сборки пьезопакетов. Гибкая вставка-упругость (2), накладки (3),электроизоляционная трубка (4) соединены между собой в единую сборку. Конструкция пьезопреобразователя предусматривает селективный подбор пьезошайб по частоте резонанса и значению импеданса, что позволяет получить низкий импеданс всей сборки, что повышает КПД и надежность пьезопреобразователя, последнее обеспечивается также изменением усилия армирования с помощью стягивающих элементов (6). Выполнение гибкой вставкиупругости (2) и накладок (3) из материала с волновым сопротивлением и коэффициентом температурного расширения керамики шайб, например, из титана обеспечивает надежность и долговечность конструкции в связи с тем, что в устройстве в процессе работы не будут возникать деформативные напряжения элементов. 4.4. Промышленная применимость Пьезопреобразователь выполняется на общепромышленных элементах, в частности на пьезоэлементах с относительной диэлектрической проницаемостью 1220, коэффициентом электромеханической связи КЗ-1, равным 0,33. Примеры применяемых характеристик пьезомодуля приведены в таблице. Характеристики пьезомодуля Таблицапп Частота кГц Частотный Сопротивление модуля промежуток на частоте резонанса, Ом Резонанса Антирезонанса 1 низкая 6,09 6,62 0,53 25 высокая 19,79 22,29 2,5 5 2 низкая 6,06 6,59 0,53 22 высокая 19,7 22,18 2,48 8 3 низкая 6,07 6,6 0,53 24 высокая 19,75 22,26 2,51 8 4 низкая 6,08 6,66 0,52 21 высокая 19,72 22,24 2,52 6 5 низкая 6,11 6,63 0,52 18 высокая 19,83 22,32 2,49 5 6 низкая 6,11 6,65 0,54 19 высокая 19,79 22,34 2,55 8 7 низкая 6,11 6,64 0,53 24 высокая 19,84 22,31 2,47 6 8 низкая 6,11 6,63 0,52 20 высокая 19,8 22,31 2,51 7 9 низкая 6,12 6,65 0,53 21 высокая 19,79 22,29 2,5 5 10 низкая 6,14 6,67 0,53 15 высокая 19,98 22,37 2,39 6 11 низкая 6,09 6,62 0,53 16 высокая 19,68 22,12 2,44 8 12 низкая 6,09 6,61 0,52 15 высокая 19,84 22,24 2,4 6 13 низкая 6,08 6,6 0,52 16 высокая 19,7 22,11 2,41 8 14 низкая 6,12 6,63 0,51 19 высокая 19,79 22,23 2,44 6 15 низкая 6,1 6,62 0,52 17 высокая 19,78 22,13 2,35 8 Материал вставки-упругости и накладок - титан марки ВТ 1 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Пьезопреобразователь, содержащий пьезопакеты из продольно поляризованных электрически соединенных параллельно пьезокерамических шайб, с накладками толщиной 40(где- длина волны в материале накладки),армирующий стержневой элемент и стягивающий элемент, отличающийся тем, что соединение пьезопакетов выполнено в виде упругой гибкой вставки, а соединение стержневого элемента и стягивающего элемента выполнено с возможностью регулирования усилия армирования, при этом накладки и вставка выполнены из материала с волновым сопротивлением и коэффициентом температурного расширения керамики шайб. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что пьезопреобразователь выполнен из двух пакетов, снабженных накладками со скошенной излучающей поверхностью, при этом вставка выполнена в виде цилиндра или катушки, а стягивающий элемент выполнен в виде гайки,снабженной канавкой. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем,что вставка и накладка выполнены из стали или титана.