НАПРАВЛЕННЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ДЛЯ ГАЗОВЫХ СРЕД

Abstract

Статья посвящена созданию высокоэффективных ультразвуковых излучателей для газовых сред с увеличенным уровнем формируемого звукового давления и узкой диаграммой направленности. Необходимость создания такого излучателя определяется существованием большого числа технологических процессов, для интенсификации которых необходимо формировать направленное звуковое излучение с уровнем звукового давления более 150 дБ, на расстоянии более метра от излучателя. К сожалению, существующие ультразвуковые излучатели не обеспечивают необходимые уровни звукового давления из-за низкого акустического импеданса газовых сред, и взаимной компенсации излучения формируемого участками излучателя, колеблющимися в противофазе. В рамках исследования была предложена конструкция излучателя, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя и диска переменного сечения. Для формирования узкой диаграммы направленности, использования излучения тыльной стороны диска и исключения взаимной компенсации колебаний были разработаны отражатели и фазовыравнивающие конусы. Для определения характеристик созданного излучателя были проведены измерения звукового давления и диаграммы направленности при различных конфигурациях: без дополнительных устройств, с отражателем, с отражателем и фазовыравнивающими конусами. Результаты исследования показали, что применение отражателя увеличивает уровень звукового давления на 3-3.5 дБ, а добавление фазовыравнивающих конусов позволяет достичь давления близкого к 150 дБ и уменьшить угол основного лепестка диаграммы направленности до ±4 градусов. Таким образом, предложенная конструкция существенно улучшает эффективность излучателя, направляя большую часть энергии в основной лепесток и увеличивая дальность действия ультразвукового излучения.