ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ультразвуковой генератор на транзисторах из "Простые опыты с ультразвуком " Расположив изготовленный вами магнитострикционный излучатель вертикально на столе, подключите его обмотку возбуждения к клеммам Общ и 600 Ом школьного звукового генератора типа ГЗШ-63. Включив генератор и установив частоту переменного напряжения в диапазоне 2—20 кГц, вы услышите слабый звук. [c.16] В этом простеньком опыте вы впервые наблюдали проявление прямого магнитострикционного эффекта под действием переменного магнитного поля вибратор излучателя периодически изменяет свою длину и возбуждает в воздухе звуковую волну. Малая интенсивность излучаемого в опыте звука объясняется тем, что магнитострикционный эффект очень невелик — относительное изменение длины вибратора Alli не превышает 10 —10 (см. рис. 2)—поэтому мала и амплитуда колебаний вибратора. Для увеличения амплитуды колебаний в магнитострикционных излучателях используют явление резонанса. [c.16] Следовательно, при возбуждении стержня на к-й гармонике вдоль его длины укладывается к длин полуволн звука, т. е. в стержне устанавливается стоячая звуковая волна, получающаяся в результате интерференции падающей на второй конец стержня и отраженной от него волн (рис. 6,6). [c.18] Если стержень возбуждается на основной собственной частоте, то на нем укладывается половина длины волны звука, так что в середине стержня образуется узел смещений стоячей волны. Именно это позволило закрепить вибратор в каркасе обмотки возбуждения за его середину (см. рис. 5). Крепление вибратора сделано мягким потому, что при жестком креплении меньше потери энергии, и при резонансе амплитуда колебаний настолько возрастает, что ферритовый вибратор сразу терпит излом. [c.18] Со стоячей ультразвуковой волной мы еще будем иметь возможность познакомиться подробнее, а сейчас необходимо приступить к настоящей проверке магнитострикционного излучателя. [c.19] Подключите, как описано выше, излучатель к генератору типа ГЗШ-63. На верхний торец феррито-вого вибратора положите лезвие безопасной бритвы (рис. 7). Включите генератор и, дав ему прогреться, постепенно увеличивайте частоту переменного тока, проходящего по обмотке возбуждения. Вы услышите. [c.19] Проверьте правильность этих рассуждений. Уберите с вибратора лезвие и вновь медленно подводите частоту к тому ее значению, при котором ранее появлялся дребезжащий звук. Как только вы достигнете его, вы почувствуете давление на барабанные перепонки, а звука по-прежнему слышать почти не будете. Это вновь говорит о том, что при найденной частоте вибратор излучателя колеблется со значительной амплитудой, возбуждая в воздухе почти неслышимую ухом, но воспринимаемую им ультразвуковую волну. [c.20] из выполненного опыта следует, что, во-первых, для получения с помощью данного магнитострикционного излучателя ультразвука максимальной интенсивности следует возбуждать вибратор на одной из собственных частот и, во-вторых, изготовленный вами излучатель работает так, как нужно. [c.20] Найденная в опыте частота 19 кГц является основной собственной частотой вибратора длиной 140 мм. В этом нетрудно убедиться, если попробовать добиться резонанса на более низкой частоте. Теория показывает, что амплитуда колебаний вибратора, возбужденного на основной частоте, больше амплитуды колебаний на любой из гармоник. Поэтому во всех описанных ниже опытах вибратор излучателя совершает колебания именно на основной собственной частоте. [c.20] Задание 2. Ультразвуковые колебания магнитострикционного вибратора, возбуждаемого на основной собственной частоте, неслышимы, и это может в какой-то степени препятствовать уяснению сути разбираемых здесь явлений. Поэтому попробуйте поставить опыты, аналогичные описанным, в звуковом диапазоне частот. [c.20] Выясните, появляется ли звук, если возбуждаемую трением трубку держать не за середину. Определите на слух, как зависит частота звука от длины трубки. [c.21] Задание 3. Закрепите вибратор магнитострикционного излучателя не за середину, а вблизи одного из его концов. Как при этом изменяется амплитуда колебаний вибратора Повторите опыт с одним из описанных ниже самодельных ультразвуковых генераторов. [c.21] Очевидно, это и есть искомая скорость распространения упругой — звуковой — волны в стержне. [c.22] скорость звука в упругом стержне пропорциональна корню квадратному из модуля упругости, деленного на плотность среды. Раньше эта формула была дана без вывода (см. (8)). [c.22] Отсюда следует, что путем измерения скорости звука можно определять упругие характеристики вещества. [c.22] Зная модуль упругости и плотность, можно решить обратную задачу определения скорости звука в стержне. А по известным скорости звука и длине вибратора можно определить частоту ультразвуковой волны. Таким образом, вы располагаете одним из способов градуировки самодельного ультразвукового генератора по частоте. [c.23] Задание 4. Из листа никеля толщиной 0,1—0,2 мм вырежьте полоску шириной около 1 см и длиной 12—17 см. Вырезать полоску следует либо под углом 45 , либо в направлении проката никелевого листа. Полоску изогните вдоль ее длины и вставьте внутрь каркаса обмотки возбуждения магнитострикционного излучателя. Пользуясь школьным звуковым генератором типа ГЗШ-63, определите модуль упругости и скорость распространения звука в никеле (плотность никеля р = 8,8 г/см ). [c.23] Школьный звуковой генератор типа ГЗШ-63 можно использовать лишь для постановки самых простых опытов с ультразвуком низкой частоты. Поэтому ниже дано описание простого и надежного транзисторного ультразвукового генератора. [c.23] Режим работы транзисторов задается отрицательным автоматическим смещением на их базах, которое осуществляется делителями напряжения i l, Н2 и / 4,/ 5. Температурная стабилизация транзистора Т1 осуществляется ячейкой ЯЗ, С4. [c.24] Вернуться к основной статье