Электроакустический резонатор

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ11 1 1 Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аг рарный технический университет 013 11 1112 1 Автор Кормилицын Лев Михайлович 013 11 101 1 1 Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет 013 11 11 . Электроакустический резонатор. содержащий алюминиевые подложки. прижатые друг К другу выращенными на них оксидными слоями алюминия. отличающийся тем. что подложки выполнены на концах алюминиевой ленты. свернутой в виде петли Мбиуса и имеющей длину. кратную длине акустической волны. при этом между подложками в качестве электрода возбуждения введен металлический электрод. а все элементы соединеНЬ 1 в единую конструкцию с помощью диэлектрических прижимов.2 . Резонатор по п 1 . отличающийся тем. что металлический электрод выполнен в виде планарной подложки из алюминия. покрытой с двух сторон оксидными слоями.1 . Резонатор по п 1 . отличающийся тем. что металлический электрод выполнен в виде металлической сеткиИзобретение относится К области электроакустической техники. в частности к резонаторам с преобразованием электрических колебаний в акустические и наоборот. Изобретение может быть использовано в ультразвуковой технике в качестве датчика. например. для мониторинга окружающей средыИзвестны электроакустические резонаторы открытого типа на поверхностных акустических волнах ПАВ-резонаторь 1 Зеленка И Пьезоэлектрические резонаторы на объемнь 1 х и поверхностных акустических волнах М Мир. 1 9 9 0 . - СЭ 8 9 ) Такие резонаторы состоят из пьезоактивного звукопровода например ниобата лития. на поверхности которого расположены металлические встречно-щть 1 ревь 1 е преобразователи ВШП. Один ВШП служит для запуска ПАВ. другой - преобразует приходящие акустические колебания в электрические. ВШП расположены на определенном расстоянии друг от друга на звукопроводе и ПАВ проходят по открытому его участкуАкустическая энергия в таком резонаторе сосредоточена под ВШП и между ними Такая конструкция позволяет использовать открытый участок в качестве своеобразного модулятора. с помощью которого можно изменять параметры проходящих акустических волн. Например. на открытом участке звукопровода можно поместить пленку поглотителя какого-нибудь газа Тогда ПАВ. проходя по участку с пленкой. будет претерпевать затухание и изменение фазовой скорости. что обнаруживается по электрическим колебаниям. снимаемым с приемного ВШПВ целом такая система работает как резонатор. добротность которого изменяется под действием определенных внещних физических факторов. что. в конечном итоге. приводит к изменению электрических параметров резонатора ПАВ-резонаторь 1 наиболее оптимально работают на частотах порядка сотни МГц. Однако при этом требуется сложная схемотехникаИзвестны резонаторы. выполненные в виде биморфных преобразователей Джагупов Р.Г. и Ерофеев А.А Пьезокерамические элементы в приборостроении и автоматике - Л Машиностроение. 1 9 8 6 . - С 3 3 ) и работающие в диапазоне низких и инфранизких частот. Такие резонаторы содержат обычно две пластины. например. из пьезокерамики. соединенные по всей площади соприкосновения посредством пайки или клеяНа основе биморфных преобразователей трудно выполнить развернутые конструкции. в которых можно было бы получить открытый участок звукопровода Трудности обусловлены технологией. поскольку требуется соединение различных материалов. например. пьезокерамики и алюминия. с обеспечением малого затухания в прохождении акустических волн через такое соединение.Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому электроакустическому резонатору является конструкция преобразователя Кормилицын Л.М Электроакустический преобразователь Пат Беларуси Не 2 9 3 1 . 1 9 9 9 1Указанная конструкция резонатора является закрытой. поскольку вся акустическая энергия сосредоточена в области между металлическими электродами Это ограничивает применение известного преобразователя в качестве датчика открытого типа. поскольку отсутствует открытый участок на звукопроводеТехническая задача изобретения - расширение функциональных возможностей электроакустического резонатора за счет обеспечения в нем открытого участка звукопровода с контролируемым прохождением по нему акустических волн.Решение поставленной задачи достигается тем. что электроакустический резонатор содержит алюминиевые подложки. прижатые друг к другу выращенными на них оксиднь 1 ми слоями алюминия. а сами подложки выполнены на концах алюминиевой ленты. свернутой в виде петли Мбиуса с длиной. кратной длине акустической волны резонатора. При этом электрод электрического возбуждения резонатора введен между подложками и может быть выполнен в виде планарной подложки из алюминия. покрытой с двух сторон оксидными слоями алюминия. либо в виде металлической сетки. а вся конструкция резонатора скреплена посредством диэлектрических прижимов.При приложении переменного электрического напряжения между электродом возбуждения и алюминиевой лентой на границах оксидный слой-алюминий возникают акустические колебания. которые. распространяясь. выходят на открытый участок ленты. Для одностороннего выхода акустических волн от двух преобразователей на открытую внешнюю поверхность ленты последняя свернута в виде ленты Мбиуса с длиной. кратной рабочей частоте резонатора. В этом случае по всей длине ленты укладывается целое число периодов акустических колебаний и достигается режим. при котором вся система. содержащая два преобразователя и ленту. начинает работать как резонатор. настроенный на определенную частоту или диапазон частотПрименение конфигурации алюминиевой ленты в виде петли Мбиуса. длина которой кратна рабочей частоте резонатора. в совокупности с другими признаками заявленной конструкции резонатора обеспечивают режим стоячих акустических волн на внешней открытой поверхности ленты и создают условия для применения резонатора как датчикаСущность изобретения поясняется на фигуре. где показано общее устройство заявляемой конструкции электроакустического резонатора 4 поперечное сечение) . на котором- оксидные слои. выращенные на подложке 4 -й.5 - оксидные слои. выращенные на подложке 2 -й. 6 - металлический электрод возбуждения.7 - электрический вывод электрода 6 .и 9 - прижимы диэлектрические. 0 - внешний открытый участок ленты.Электроакустический резонатор содержит алюминиевые подложки 2 и 4 . прижатые друг к другу выращенными на них слоями оксида алюминия 3 и 5 . Подложки 2 и 4 вь 1 полнены на концах алюминиевой ленты 4 . которая свернута в петлю Мбиуса. В такой конструкции лента 4 служит звукопроводом. имеющим открытый участок 4 0 . Звукопровод соединяет алюминиевые подложки 2 и 4 с оксидными слоями 3 и 5 и имеет длину. кратную рабочей длине акустической волны резонатора. Резонатор возбуждается через металлический электрод возбуждения 6 . который введен между подложками 2 и 4 . Элементы резонатора 2 и 4 на ленте 4 и элемент 6 соединены в единую конструкцию с помощью диэлектрических прижимов 8 и 9 .Электроакустический резонатор работает следующим образом. На электрический вь 1 вод 7 металлического электрода возбуждения 6 и ленту 4 подается электрическое напряжение соответствующей амплитуды и частоты Под действием этого напряжения в промежутках подложка 2 -сетка 6 . а также подложка 4 -сетка 6 начнут возникать акустические колебания Этот процесс возможен в силу известного пьезо-электрокапиллярного эффекта. который имеет место в толстых слоях оксида алюминия Он обусловлен плотной матрицей несквозных длинных пор в оксиде. ориентированных нормально поверхности слояоксида И покрытых сплошным слоем адсорбированной воды. а также встроенным в оксид электрическим зарядомВозникающие акустические колебания начнут распространяться в виде волн от указанных промежутков по ленте. длина которой выбирается из условия кратности ее длине акустической волны. Поскольку резонатор имеет замкнутую конструкцию. в нем устанавливаются стоячие акустические колебания.Отличием заявляемого электроакустического резонатора является то. что в нем имеется открытый участок на звукопроводе. как. например. в ПАВ-резонаторе. и возможность работать в диапазоне десятки кГЦ- десятки МГЦ. Это упрощает схемотехникуВ таком резонаторе любые внешние воздействия на поверхность ленты. например. ее физическое нагружение. приведут к изменению физических свойств поверхности звукопровода и. в итоге. к изменению параметров резонансной системы на основе опись 1 ваемого электроакустического резонатора. Это обстоятельство позволяет использовать данный электроакустический резонатор в указанном диапазоне частот в качестве датчикаПрактически электроакустический резонатор был выполнен следующим образом. На обеих концах алюминиевой ленты толщиной 0 .1 мм. щириной 2 6 мм и длиной 3 2 0 мм методом электрохимического анодирования были сформированы оксидные слои толщиной 0 .0 7 мм на участке ленты длиной 3 0 мм. Затем лента выворачивалась таким образом. чтобы получить петлю Мбиуса. и подложки прижимались друг к другу слоями оксида алюминия. между которыми располагалась металлическая сетка толщиной 0 .1 мм. которая. в свою очередь. имела электрический вывод и служила электродом возбуждения резонатора Остальной участок ленты был открытым. Весь набор из ленты. подложек и металлической сетки зажимался диэлектрическими прижимамиДля оценки работы заявляемого электроакустического резонатора на открытом его участке располагался дополнительный пьезокерамический преобразователь Акустический контакт между ними создавался посредством тонкого слоя жидкого масла Пьезокерамический преобразователь служил приемником акустических колебаний. создаваемых электроакустическим резонатором Для возбуждения резонатора на его электрод возбуждения подавались электрические импульсы разной частоты следования и амплитудыПри испытании были получены следующие результаты в диапазоне частот 1 0 кГЦ- 1 0 МГЦ наблюдались различные моды акустических колебаний. регистрируемые пьезокерамическим преобразователем. как в виде затухающих. так и незатухающих колебаний. при этом на кратных длине резонатора акустических волнах амплитуда колебаний. как правило. была выщеНациональный центр интеллектуальной собственности. 2 2 0 0 3 4 . г Минск. ул Козлова. 2 0 .