ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Магнитострикционный излучатель ультразвука средней частоты из "Простые опыты с ультразвуком " Для получения ультразвука в диапазоне частот 100—150 кГц длина ферритового вибратора при возбуждении его на основной частоте должна составлять 15—30 мм. Чтобы возбудить такой вибратор, необходимо повысить частоту лампового генератора. Сделать это можно, изменив параметры колебательного контура. [c.49] Вырежьте или подберите готовый (обломок) фер-рптовый стерженек диаметром 8 мм и длиной около 20 мм. Намотайте бескаркасную обмотку возбуждения, имеющую внутренний диаметр 9 мм и состоящую из 30—35 витков провода ПЭЛ 0,8. На стопу из 3—5 кольцевых керамических магнитов (диаметром 35 мм и толщиной 7 мм) поместите вертикально ферритовый вибратор и наденьте на него изготовленную обмотку. Нанесите на верхний торец вибратора каплю воды (рис. 26). Включите генератор и выдвижением сердечника из каркаса высокочастотного трансформатора попытайтесь настроить прибор в резонанс с вибратором. [c.50] Если это удастся, вы заметите, как капля па торце вибратора начнет колебаться. Часто эти колебания вначале получаются совсем слабыми лишь наблюдая поверхность капли в отраженном свете, можно обнаружить на ней своеобразные мелкие морщинки . Постепенно отматывайте витки обмотки возбуждения и, подстраивая генератор, добивайтесь более интенсивных колебаний вибр-атора. В результате можно получить ультразвук настолько большой интенсивности, что капля на торце вибратора сильно вспучится и с ее поверхности полетят брызги на высоту до 10—20 см. Под действием столь интенсивных колебаний ферритовый вибратор может быть разорван на части. [c.50] Р с 27, Конструкция магнитострикционного излучателя ультразвука средней частоты (а) и его внешний вид (б). [c.51] В заключение — несколько советов. Если вам не удается возбудить ферритовый вибратор длиной около 20 мм, а генератор работает, то нужно подобрать диапазон частот, несколько изменяя емкость контурного конденсатора. С этой целью при наладке в качестве контурного можно использовать школьный демонстрационный конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, подключив при необходимости параллельно ему подходящий конденсатор постоянной емкости. [c.52] Приведенная схема лампового генератора совершенно надежна и многократно проверена на практике. Поэтому, если что-то не получается, нужно просто очень внимательно сопоставить то, что вы делаете, с описанием и найти возможную ошибку. [c.52] Задание 17. Выясните, можно ли вибратор излучателя, рассчитанного на получение ультразвука средней частоты, поляризовать электрическим током, проходящим по его обмотке возбуждения. [c.52] Задание 18. Изготовьте электромагнит для подмагничивания вибратора магнитострикционного излучателя, дающего ультразвук средней частоты. [c.52] Однако было бы ошибкой и преувеличивать трудности этой работы мы убеждены, что учащиеся старших классов в состоянии изготовить описанные ниже приборы. [c.53] Принципиальная схема электронного генератора высокой частоты изображена на рис. 28. Она вполне аналогична схеме генератора, представленной на рис. 22, и поэтому принцип действия прибора не нуждается в особых пояснениях. [c.53] Напояжение питания генератора может достигать 600 В. При резонансе на колебательном контуре развивается значительно большее напряжение. Поэтому контурный конденсатор переменной емкости должен быть рассчитан на рабочее напряжение не ниже нескольких тысяч вольт. В качестве такого конденсатора при первоначальных опытах можно использовать школьный демонстрационный конденсатор переменной емкости. Однако лучше изготовить его из выпускаемого промышленностью для радиоприемников конденсатора переменной емкости. С этой целью нужно выпаять статоры обеих секций конденсатора, удалить в них и в роторах пластины через одну и затем вновь собрать конденсатор так, чтобы расстояние между его пластинами составляло 1,5—2 мм. Обе секции собранного конденсатора следует соединить между собой параллельно. Нередко, впрочем, удается подобрать и готовый конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, расстояние между пластинами которого колеблется в пределах 1—2 мм (такие конденсаторы лет 20 назад широко использовались в радиоприемниках). [c.54] Высокочастотный дроссель Др генератора должен содержать 6—10 секций по 300—400 витков провода ПЭЛ 0,25 в каждой, намотанных внавал на плоском каркасе (рис. 29) из винипласта или текстолита толщиной 4—6 мм. [c.54] Конструкция генератора может быть произвольной, но она обязательно должна удовлетворять требованиям техники безопасности. Генератор лучше всего собрать на панели из гетинакса или текстолита. Особое внимание следует обратить на крепление четырех гнезд питания генератора и трех гнезд для подключения к прибору магнитострикционных излучателей. [c.54] Первая задача была решена довольно быстро мы собрали все описанные в методической и доступной нам специальной литературе ультразвуковые генераторы, исследовали их, сопоставили полученные результаты и остановились на уже хорошо вам знакомом генераторе, собранном на лампах по двухтактной схеме с емкостной обратной связью и индуктивной регулировкой частоты (см. рис. 22 и 28). [c.55] Трудности этой работы станут понятнее, если заметить, что генератор и излучатель фактически представляют собой единое целое. При изменении длины вибратора изменяется индуктивность излучателя, меняются параметры колебательного контура, с которым связан излучатель, уходит резонансная частота и т. д. Все это приводит к изменению мощности, отдаваемой генератором в излучатель. А мощность генератора и так невелика. И увеличивать ее не имеет смысла тогда уж лучше вообще бросить это дело и рекомендовать для постановки учебных опытов промышленную ультразвуковую установку. [c.56] Помимо подобных трудностей, есть и другие, пожалуй, более неприятные. Исследователь, с большим трудом получивший какой-то экспериментальный результат, в дальнейшем очень неохотно идет на изменение условий эксперимента. Необходимо определенное время, чтобы исследователь внутренне оказался подготовленным к новому этапу работы. Ведь любой новый этап отрицает старый результат, а последний совсем недавно был тем неизведанным новым, к чему исследователь стремился, напрягая все свои душевные и физические силы Проводя экспериментальную работу, вы очень скоро почувствуете все это. [c.56] Спустя примерно год после начала работы (а за это время были поставлены сотни опытов ) мы построили ультразвуковой излучатель средней частоты (см. рис. 27). Как уже отмечалось выше, для возбуждения его вибратора пришлось несколько изменить параметры колебательного контура генератора. Мы попытались и дальше идти по этому пути еще уменьшили индуктивность контурной катушки генератора. В результате удалось возбудить колебания фер-ритоБОго вибратора длиной порядка 10 мм. Большего мы получить не смогли. [c.56] Опыты по возбуждению этого вибратора продолжались довольно долго. Менялись генераторы, обмотки возбуждения, поляризующие вибратор магниты, а успеха все не было. Слабенький ультразвук получался, но это было далеко не то, что нужно. [c.57] В опытах плоский вибратор помещался непосредственно на магниты обмотка возбуждения, как и во всех других магнитострикционных излучателях, была параллельна излучающей плоскости вибратора (рис. 30), т. е. намотана по длине — или здесь лучше сказать по толщине — вибратора. Конечно, работать с такой обмоткой возбуждения неприятно, но мы надеялись в случае успеха придумать приемлемую конструкцию излучателя. [c.57] Отличительная особенность всех описанных ниже высокочастотных излучателей ультразвука заключается в том, что в них используются колебания вибраторов, происходящие в направлении, перпендикулярном к направлению изменения напряженности возбуждающего эти колебания переменного магнитного поля. В низкочастотных же излучателях вибраторы совершают ультразвуковые колебания в направлении, совпадающем с направлением переменного магнитного поля. Допустить возможность такого отличия высокочастотных излучателей от низкочастотных в принципе не трудно. Однако поверить в его необходимость после того, как сформировался определенный стереотип в работе с низкочастотными излучателями, почти невозможно. Необходимо было либо случайное наблюдение, либо опыт, поставленный по принципу а что получится, если наугад изменить условия , чтобы от низкочастотных излучателей перейти к высокочастотным. [c.58] Вернуться к основной статье