close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL185148B1

код для вставкиСкачать
R Z E C Z P O S P O L IT A
PO LSK A
(12) OPIS PATENTOWY
( 2 1) N u m e r zg ło sz en ia :
(19) PL
317449
(11)185148
(13) B1
(5 1) In t.C l.7
U rz ą d P a te n to w y
R z e c zy p o sp o litej P o lsk ie j
( 54)
(2 2 ) D a ta zg ło sze n ia :
C08L 63/00
C08J 9/32
G10K 11/02
10.12.1996
Materiał o małej impedancji akustycznej
(73) Uprawniony z patentu:
Politechnika Wrocławska, Wrocław, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
22.06.1998 BUP 13/98
( 72)
Twórcy wynalazku:
Tadeusz Gudra, Wrocław, PL
Mieczysław Pluta, Złotoryja, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.03.2003 WUP 03/03
Pełnomocnik:
Kozłowska Regina, Politechnika Wrocławska,
Biuro d/s Wynalazczości
i Ochrony Patentowej
1. Materiał o małej impedancji akustycznej, znamienny tym, że jest kompozycją
szklanych baloników (1) połączonych spoiwem (2).
PL
185148
B1
(57)
(74)
Fig. 1
Materiał o małej impedancji akustycznej
Zastrzeżenia
patentowe
1. Materiał o małej impedancji akustycznej, znamienny tym, że jest kompozycją szklanych
baloników (1) połączonych spoiwem (2).
2. Materiał, według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo (2) stanowi żywica epoksydowa.
3. Materiał, według zastrz. 1, znamienny tym, że spoiwo (2) stanowi klej polimerowy
z wypełniaczem (3) w postaci mączki drzewnej.
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest materiał o małej impedancji akustycznej, stosowany w akustyce fizycznej, szczególne w technice ultradźwiękowej jako materiał wykorzystywany przy
projektowaniu i wykonywaniu warstw dopasowujących dużą impedancję akustyczną materiału
przetwornika ultradźwiękowego do małej impedancji akustycznej ośrodka, do którego promieniowana jest fala ultradźwiękowa. Ośrodkiem tym może być ciało stałe, ciecz lub gaz.
Znane są z książki Andrew Briggs: Acoustic Microscopy, Oxford, Clarendon Press, 1992
s. 102 tab. 6.3, materiały o różnych impedancjach akustycznych, które mogą być wykorzystywane m.in. jako warstwy dopasowujące dużą impedancję akustyczną przetwornika do małej
impedancji akustycznej ośrodka stałego, ciekłego lub gazowego. Są to na ogół materiały jednoskładnikowe o strukturze izotropowej. Materiały te posiadają impedancję akustyczną zdefiniowaną jako iloczyn gęstości materiału p i prędkości propagacji fali akustycznej c.
Przykładowe materiały to:
szkło „crown” - z = 12,67 · 106 [kg/(m2 · s)]
polietylen
- z = 1,89 · 106 [kg/(m2 · s)]
polistyren
- z = 2,52 · 106 [kg/(m2 · s)]
Inne znane są zartykułu Biing-Nan Hung, Albert Goldstein: Acoustic Parameters of Commercial Plastics, IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, 1983 vol. SU-30, nr 4, materiały o małej impedancji akustycznej o podobnych parametrach; najniższą zmierzoną wartość
impedancji akustycznej posiada tu polietylen o dużej gęstości, którego impedancja akustyczna
wynosi:
z = 1,90 · 106 [kg/(m2 · s)]
Natomiast w artykule M.I.Haller, B.T.Khuri-Yakub:Micromached 1-3 composites for ultrasonic air transducer, Rev. Sci. Instrum. 1994 vol. 65, nr 6, przedstawiono substancję o nazwie
KAPTON firmy Du Pont, której impedancja akustyczna wynosi 3 1 06 [kg/(m2 s )]. Wykonany
zużyciem tej substancji kompozyt posiada impedancję 1 1 0 6 [kg/(m2 s)]. Przedstawione materiały mimo małej wartości impedancji akustycznej nie spełniają wymagań optymalnego
dopasowania przy stosowaniu ich np. jako materiały dopasowujące między ceramiką piezoelektryczną a ośrodkiem gazowym.
W celu uzyskania optymalnej transm isji fali ultradźwiękowej do gazu, impedancja
akustyczna warstwy dopasowującej powinna spełniać warunek:
Z w a r s tw y =
Np. dla wartości
( Z c e ra m ik i
·Z
g a z u ) 1/2
Zceramiki = 30 · 106 [kg/(m2 · s)]
Z p o w ie trz a
=
415 [kg/(m2 · s)]
1 8 5 148
3
Z warstwy dopasowującej wynosi 1,11 ·105[kg/(m2 ·s)] = 0,111 · 106 [kg/(m2 · s)]. Ponadto materiał na warstwę dopasowującą powinien charakteryzować się jak najmniejszą wartością
współczynnika tłumienia fali akustycznej oraz dobrymi własnościami sprężystymi.
Istota materiału, według wynalazku polega na tym, że jest kompozycją szklanych
baloników połączonych spoiwem. Korzystnie spoiwo stanowi żywica epoksydowa. Spoiwem
może być również klej polimerowy z wypełniaczem w postaci mączki drzewnej.
Zaletą wynalazku jest uzyskanie kompozycji o parametrach akustycznych nie spotykanych
dotychczas i dającą możliwość uzyskania żądanej wartości impedancji akustycznej. W szczególności możliwe jest otrzymanie kompozycji o parametrach akustycznych ściśle spełniających
warunek dopasowania akustycznego stosownie do rodzaju zastosowanego przetwornika ultradźwiękowego i rodzaju ośrodka, do którego promieniowana jest energia ultradźwiękowa.
Materiał, według wynalazku jest wieloskładnikową kompozycją bezpostaciową, której
własności akustyczne są szczególnie korzystne w zastosowaniu jej jako ośrodek sprzęgający
między piezoelektrycznymi przetwornikami ultradźwiękowymi a ośrodkiem gazowym. W kompozycji tej jako jeden ze składników zastosowano baloniki szklane wypełnione gazem. Baloniki
te są połączone ze sobą za pomocą spoiwa. Graniczne zawartości baloników szklanych w objętości substancji zależą od niejednorodności średnicy baloników. W przypadku baloników o jednakowych średnicach np. równych D = 0,05 mm, stosunek objętościowy spoiwa do baloników jest
większy lub równy 0,37. W przypadku baloników o różnych średnicach, stosunek objętościowy
spoiwa do baloników jest mniejszy lub równy 0,37.
Zastosowanie dodatkowych składników o małej impedancji akustycznej, spełniających
rolę wypełniaczy, takich jak np. sproszkowana balsa lub sproszkowany korek, obniża impedancję akustyczną spoiwa. Uzyskane wartości impedancji akustycznej materiału składającego się
z baloników szklanych o średnicach D = 0,01 - 0,18 mm, i spoiwa z wypełniaczem wynoszą
(0,2 -1) · 106 [kg/(m2 · s)], co pozwala na zastosowanie go jako niemal idealny materiał dopasowujący. Korzystnym jest stosowanie baloników szklanych o jak najmniejszych średnicach.
W celu określenia stosunku objętości baloników szklanych do objętości spoiwa, materiał
stanowiący kompozycję według wynalazku umieszczono w elementarnym czworościanie.
Stosunek objętości baloników o średnicy D = 0,05 mm do całkowitej objętości substancji
w przypadku najgęstszego upakowania wynosi:
V b a l o n ik ó w/ V c z w o r o ś c i a n u =
π/ 5
Stosunek objętości spoiwa do całkowitej objętości czworościanu wynosi:
V s p o iw
a / V
c z w o r o ś c ia n u =
1 -
π/ 5
Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kompozycję szklanych baloników połączonych żywicą epoksydową a fig. 2 -kompozycję szklanych baloników połączonych klejem polimerowym z wypełniaczem w postaci sproszkowanej balsy.
P r z y k ł a d 1. Kompozycja składa się ze szklanych baloników 1 o średnicach od 0,01 mm
do 0,18 mm i spoiwa 2, które stanowi żywica epoksydowa. Impedancja akustyczna dla tej kompozycji wynosi z = 0,95 · 106 [kg/(m2 · s)].
P r z y k ł a d 2. Kompozycja jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że spoiwo 2 stanowi klej
polimerowy z wypełniaczem 3 w postaci sproszkowanej balsy.
Impedancja akustyczna dla tej kompozycji wynosi z = 0,2 · 106 [kg/(m2 · s)].
185 148
Fig. 1
F ig .
2
D ep arta m e n t W y d a w n ic tw UP RP N ak ła d 50 eg z
C en a 2 ,0 0 zł
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
443 Кб
Теги
pl185148b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа