Ультразвуковой излучатель., Согласование Ланжевена с воздухом Опции

[topic starter]

Уважаемые коллеги, хочу предложить вашему вниманию направленный ультразвуковой излучатель - формирователь плоской волны с использованием излучателя Ланжевена.
Может кому-нить пригодится при создании узконаправленных ультразвуковых "пушек", звуковых направленных излучателей и пр.
Собственно, ничего нового в самом принципе согласования с воздухом УЗ излучателей при помощи дисковых изгибных излучателей нет. Однако, подобные излучатели достаточно критичны в расчетах и изготовлении.
Поэтому в предлагаемом мною решении основной интерес представляет сам метод и технология изготовления излучающего диска.
Традиционно подобные диски изготавливаются токарным способом, и представляют собой фазированную кольцевую излучающую структуру. Излучение осуществляется тонкими участками диска, разнесенным на синфазные расстояния (длину волны).
Противофазные участки как бы глушатся утолщениями на диске.

Для отработки технологии была собрана несложная схема раскачки Ланжевена на резонансной частоте. Предусмотрена ручная настройка частоты, и режим свипирования через нее.
На рабочей стороне Ланжевене сделаны четыре резьбовых отверстия для крепления сменных излучающих дисков.
В качестве излучающих дисков решил использовать упругие виниловые диски от старых пластинок. Идеальный вариант - выбор на любой вкус по диаметру, толщине и жесткости.
Решил "приглушать" противофазные участки диска наклейкой на него концентрических колец из звукопоглащающего материала - двухсторонней липучки с бархатными накладками.
Рассчитать геометрию расположения противофазных участков без знания точных физических характеристик материала диска пустое занятие. По крайней мере для меня.
Поэтому пришел на ум простой практический вариант.
Устанавливаю на Ланжевен виниловый диск.
В центре диска прижимаю пьезо датчик, сигнал с которого подаю на первый вход осцилографа.
На второй канал осцилографа подаю сигнал со второго пьезо датчика, который медленно перемещаю радиально от центра диска.
На экране точно определяются синфазные и противофазные участки распределени изгибных колебаний диска на рабочей частоте.
Участки на диске помечаются фломастером и по этой разметке проводится глушение противофазных участков (наклеивается глушащее кольцо).
В итоге получается фазированная кольцевая структура, позволяющая сформировать площадной фронт плоской УЗ волны.
Все промежуточные рабочие фотки свел на единую картинку.
Пока экспериментальные работы в начальной фазе. Предстоит опробовать различные материалы излучающего диска и поглощающих накладок.
Если кому интересна практическая сторона, присоединяйтесь к опытам, плз.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexandrY]

хочу предложить вашему вниманию направленный ультразвуковой излучатель

А чем такой плох? Ультразвуковой, измеряет дистанцию на несколько десятков метров. Купил на распродаже где-то за десятку евро.



Т.е. непонятно для чего применять вашу разработку.

[topic starter]

Подобный измеритель дальности у меня есть. Да и не про измерение дальности сейчас речь.
Прикладное применение дискового излучателя плоской волны - мощные узконаправленные излучатели.
С их помощью можно получать мощный узконаправленный УЗ поток. Например, для устройств узконаправленной озвучки (с самодемодуляцией ультразвука).
Либо в различного рода УЗ пушках.
Дисковые излучатели позволяют обеспечить хорошее согласование с воздухом мощных УЗ излучателей стрикционного типа, липа излучателей Ланжевена.
Это более мощный и дешевый аналог ФАР с использованием множества маломощных пьезоизлучателей.

Сообщение отредактировал topic starter - Sep 13 2018, 15:42