Добротность пластинки

Поскольку коэффициент поглощения ультразвука о обычно возрастает с частотой как со , то собственная акустическая добротность пластинки, как правило, убывает с частотой, т. е. на гармониках она меньше, чем иа основной частоте. Заметим, что в литературе иногда в качестве характеристики затухания ультразвука в материале пластинки использ ется величина, обратная добротности Qa = 2а с/сОо, называемая коэффициентом внутреннего трения. Этот термин расходится с нашим определенней внутреннего трения Ло, выражаемого формулой (VII 1.49). [c.190]

Несмотря на очевидность этих условий, визуальная проверка их выполнения не всегда осуществима (например, в инфракрасном диапазоне). Первое условие может нарушаться из-за шероховатости поверхности, наличия на ней просветляющей пленки. Второе условие не выполняется, если имеется угол между поверхностями пластинки при этом происходит пространственное разделения пучков, отраженных от двух поверхностей. Третье условие может нарушаться, если материал пластинки вращает плоскость поляризации света. Четвертое условие нарушается особенно часто, его проверка (при выполнении первых трех) проводится только путем регистрации интерферограммы. Если при нагревании растет поглощение света пластинкой, происходит уменьшение добротности оптического резонатора при этом условия наблюдения интерферограммы ухудшаются вплоть до полной неразличимости полос (этот случай типичен для полупроводниковых кристаллов). [c.136]

Для пластинок из таких добротных материалов, как кварц, корунд и т. д., потери на излучение преобладают над внутренними уже при колебаниях в воздухе. [c.190]

Для кварцевой пластинки, колеблющейся в воздухе, добротность составляет несколько сотен тысяч, а в воде — всего лишь 8. Если же кварцевая пластинка излучает одной стороной в воду, а другой в воздух, то добротность практически удваивается и доходит до 16. [c.184]

Частота автоколебаний лампового генератора зависит прежде всего от и С. Как показывает более полное исследование, она зависит также от Л и режима работы лампы. Случайные изменения температуры контура (при этом из-за изменения его-геометрических размеров меняются / и С) и питающих напряжений вызывает заметные изменения частоты автоколебаний. Их удается существенно ослабить (стабилизация частоты), введя в схему генератора дополнительный гармонический осциллятор очень большой добротности—пьезокварцевую пластинку (см. гл. VI). [c.120]

Резонанс. Аналогия между колеблющимся стержнем (пластинкой) н гармоническим осциллятором (см. п. 1) может быть продолжена. Если на стержень действует синусоидальная внешняя сила, стремящаяся попеременно его растянуть или сжать, в нем возникают вынужденные синусоидальные колебания. Их частота равна частоте внешней силы. При совпадении частоты внешней силы с одной из собственных частот стержня (пластинки) наступает резонанс. Если затухание мало, колебание при резонансе имеет вид синусоидальной стоячей волны с тем же расположением узлов и пучностей, что при соответствующем собственном колебании. Ее амплитуда пропорциональна амплитуде внешней силы и добротности стержня (пластинки) при соответствующем собственном колебании (см. 5). [c.198]

Сравнивая (6.50) с данным в гл. III, 3 выражением убыли энергии за период через добротность, мы получаем для добротности Q и логарифмического декремента d = - пластинки при т-м собственном колебании приближенно [c.208]

Если бы резонирующее тело представляло тонкую кристаллическую пластинку, вибрирующую на некоторой моде, соответствующей ее толщине, то волновое поле состояло бы нз очень высокочастотной плоской волны и соответствующая добротность характеризовала бы значение Qv. Добротность для крутильного резо- нанса обозначается как На добротность Q резонансной моды сложного тела, напрнмер колокола, оказывает влияние как значение Ср. так в Рз соответствующего материала. [c.102]

НИИ этой системы и внешней среды, куда происходит излучение ультразвука. Например, добротность кварцевой пластинки (рс = = 1,5- 10 г/(см -с)) при колебаниях ее в воде (pi i 1,5- 10г/(см -с)) составляет величину Q, 10, а при колебаниях в воздухе (= =--4,5 г/(см -с)) Qa 3 10 . Относительно акустической добротности реальных систем следует, однако, сделать два замечания. Во-первых, реальная пластинка находится в какой-то оправе, в держателе , куда также происходит излучение, так что добротность закрепленной пластинки может сильно упасть. Поэтому, в устройствах, в которых требуется поддержать высокую добротность, пластинку закрепляют по узловой (средней) плоскости (как это условно показано на рнс. 55, в). Во-вторых, в формуле (VIII.54) подразумевается идеальный акустический контакт между пластинкой и внешней средой, который осуществляется, например, между твердым телом и хорошо смачивающей его жидкостью. Практика же показывает, что когда пластинка из твердого материала находится в двухстороннем контакте даже с таким же материалом, то-ее добротность все же составляет несколько единиц. Дело в том, что этот контакт осуществляется через какие-то переходные слои, а они повышают добротность. Поэтому получение низкой добротности — другая техническая проблема ультраакустнки, связанная-с расширением полосы пропускания (см. далее). [c.191]

Например, для пьезокварцевой пластинки имеем при т = (основное колебание), на основании таблицы 4, = 8, если средой является вода, и = 2,8-10 (очень большая добротность ), если средой является воздух. Опыт хорошо подтверждает эти подсчеты. Добротность кварцевой пластинки, колеблюш ейся в вакууж и хорошо закрепленной в узле сме-ш ения, еш е гораздо больше — порядка 10 —10 ). Это позволяет прене- брегать внутренними потерями при расчете добротности пластинки, нахо-дяш,ейся в воздухе при нормальном давлении, а тем более в жидкости, [c.208]

Для пьезоэлементов из природного кварца обычно допускают температуру (—50) (+90)° G. Если необходима высокая стабилизация частоты, пьезоэлемент помещается в камеру (термостат), где автоматически по,пдерживается неизмененная температура. Природный кварц в последнее время заменяют синтетическим кварцем, имеющим ряд преимуществ. Так, добротность иьезоэлемента из природного кварца резко надает при нагревании до 250° С пьезоэлементы из синтетического кварца сохраняют высокую Добротность 5-10 при температуре до 500° С. Для устранения внутренних дефектов строения синтетического кристалла вырезанный из него брусок предварительно выдерживают при 500° С под напряжением в течение 48 ч создаваемая напряженность поля имеет величину 500 в1см и направлена по оси 2. После такой обработки из бруска кварца могут быть вырезаны пластинки под различными углами относительно осей х, у, z такие пластинки именуют срезами (рис. 11.6). > [c.161]

Основой передающего устройства лазерного локатора GSF служила лазерная головка с рубиновым активным элементом, работавшая в режиме модулированной добротности с частотой повторения 1 Гц. Активный элемент длиной 70 мм и диаметром 9,5 мм излучал энергию в пределах от 0,9 до 1,2 Дж в импульсе при длительности импульса 24...30 не и времени нарастания переднего фронта 5...8 НС. Модуляция добротности осуществлялась призмой полного внутреннего отражения, вращавшейся с частотой 24 000 об/мин, я также дополнительной оптической ячейкой, содержавшей раствор криптоцианина и метанола, которая выполняла роль пассивного затвора. Расходимость лазерного излучения на выходе лазерной головки составляла приблизительно 10 радиан. С помощью десятикратного телескопа Галилея расходимость уменьшалась до величины 1,2-10 радиан. Часть выходного излучения лазерй с помощью кварцевой пластинки, ориентированной под углом Брюстера, отводилась на фотодиод. Сигнал с выхода фотодиода использовался, с одной стороны, для запуска счетчика измерения дальности, а с другой — для контроля выходной энергии лазерного импульса. [c.187]

В качестве излучателей в жидкой среде применяют главным образом пьезокерамику с высоким коэффициентом электромеханической связи и большой механической добротностью. Эти излучатели используются в ультразвуковой гидролокации и дальней подводной связи. Для излучателей упругих волн в твердые среды, которые работают до СВЧ-диапазона (уже в области гиперзвука), обычно применяют тонкие пленки пьезополупроводников — оксида цинка, сульфида кадмия или нитрида алюминия. В ряде случаев используют также предельно утонченные ионным травлением пластинки ниобата лития. Учет реальных условий эксплуатации, например в режимах работы гидроакустических устройств, возможен лишь при проведении конкретных инженерных расчетов, 134 [c.134]

Блок-схема одного из вариантов этого метода [46] показана на рис. 75. Здесь 1 — низкочастотный модулятор. Модулированный по амплитуде высокочастотный сигнал от генератора 2, после фильтра-пробки 3 на частоту модуляции, подается на источник ультразвука 5 (кварцевую пластинку). В стержне 6, в результате нелинейного взаимодеист-. ВИЯ компонент спектра модулированного сигнала, выделяется низкая частота модуляции, иначе говоря, происходит детектирование на нелинейной упругости стержня. Если частота детектированного сигнала совпадает с одной из низших собственных частот стержня, наблюдается резонанс. При высокой добротности стержня детектированный сигнал достаточно велик и принимается низкочастотным бесконтактным магнитоэлектрическим приемником 8, затем усиливается усилителем 9 и подается на осциллограф 10-, 4 ж 11 — вольтметры. На немагнитные стержни приклеивалась ферромагнитная пластинка 7. [c.338]

Итак, введение селективного поглощения позволяет в принщ1пе повысить эффективность параметрического усиления звука заметим, что в недиспергирующей среде коэффищ1ент параметрического усиления субгармоники даже при идеальном синхронизме не может существенно превьпиать единицу [Гольдберг, 1972 Руденко, Солуян, 1975]. Технически такую селекцию можно осуществить в плоском резонаторе, одна из стенок которого представляет собой пластинку конечной толщины, причем акустический импеданс пластинки сильно отличается от импеданса окружающей среды. При нормальном падении волны на резонансных частотах пластинка не отражает ее, а пропускает полностью. Это обстоятельство и можно использовать для устранения перекачки энергии в ненужные гармоники [Зарембо и др., 1980]. Использовав такую пластинку в качестве границы плоского резонатора (акустического интерферометра) и возбудив его на частоте = ясо/ г/,, мы получаем, что на т-й и высших гармониках частоты со добротность резонатора Q мала (он открыт), тогда как на основной частоте и ее гармониках с номерами меньше т значение Q может быть велико, причем отражение по скорости происходит в противофазе, т.е. пластинка эквивалентна твердой стенке, и спектр частот такого резонатора остается эквидистантным. [c.150]

Если же потери на излучение преобладают над внутренними потерями, т. е. когда Pi S Го , то для акустической добротности нагруженной пластинки, учитывая формулы (V.53) и (VIП.50) или (VIII.52), получаем при двухстороннем излучении [c.190]

Таким образом, амплитуду колебаний пластинки, излучающей ультразвук в резонансных условиях, можно легко рассчитать, ная ее добротность и статическую деформацию, например вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта Акустическая же добротность излучающей пластинки определяется просто отношением удельных волновых сопрогивле-ний ее материала и внешней среды. Общий вид частотных зависимостей величин и Л приведен на рис. 58 для разных добротностей (при малых добротностях максимум Хтак смещается несколько влево от резонансной частоты Oq). [c.194]

Интервал частот Дсо (или для циклических частот Дл ), в котором по определению энергия колебаний составляет половину энергии на резонансной частоте (т. е. на частоте (Оо), называют шириной резонансной кривой. Таким образом, добротность колебательной системы равна отношению ее собственной частоты к ширине энергетической резонансной кривой, откуда добротность (а вместе с нею и другие характеристики затухания) легко определяется экспериментально из частотной зависимости какойчшбудь акустической величины. Если измеряется интенсивность ультразвука (плотность энергии, мощность и т. д.), то добротность находится непосредственно из полученной кривой частотной зависимости. Если же измеряемой величиной является, например, амплитуда давления (колебательной скорост , смещения и т. д.), то для использования формулы (УИЬбб) полученную частотную зависимость данной величины нужно предварительно пересчитать на частотную зависимость квадрата этой величины. В свою очередь, добротность системы определяет ее избирательность по частоте, или полосу пропускания, т. е тот интервал частот, в котором энергия вынужденных колебаний составляет не менее 50% от энергии на резонансной частоте. Это означает, например, что пластинка с добротностью Q , используемая в качестве преобразователя, может излучать ультразвук с интенсивностью более 50% от максимальной в полосе частот Дл = Vo/Qд. Это означает также, что плоскопараллельный слой, на который падают плоские ультразвуковые волны, обладает коэффициентом пропускания ф более 0,5 от максимального в интервале частот vJQ . Поскольку добротность нагруженного слоя на основной частоте его колебаний определяется отношением волновых сопротивлений слоя и внешней среды рс/(р1С1), то для полосы пропускания слоя вблизи основной частоты это дает Av = [c.196]

Наиболее полные данные [44] были получены для случая, когда радиусы предохранительных трубок были Rt = 5R, а сами трубки расширены внутрь области между электродами с зазором 0,2/ между ними. Тогда нет необходимости в дальнейшем радиальном расширении отверстий электродов, и линза становится закрытой системой, полностью защищенной от внешних полей. Хотя эта система по существу является модифицированной двухцилиндровой линзой, результаты показывают, что ее наиболее существенными элементами все еще являются апертурные пластинки, так как они находятся ближе к оси, чем защитные трубки. Данные получены для з/Я= и 2. Сравнение с двухцилиндровыми линзами показывает, что сферический коэффициент добротности двухапертурной линзы хуже на 20— [c.410]

Измерения могут быть выполнены и резонансным методом. Рассмотрим один из резонансных методов измерения е и tg 5 с помощью симметричной линии. Четвертьволновая короткозамкнутая линия возбуждается стабилизированным генератором (рис. 5-9). Исходя из аналогии указанной линии и параллельного резонансного контура, нетрудно получить выражения для е и tg б. Линию настраивают в резонанс без образца диэлектрика по максимуму показаний прибора в короткозамыкающем мостике определяют добротность линии с конденсатором без потерь в виде двух параллельных пластинок с расстоянием А. [c.131]

Предположим, что в резонатор помещена полупроводниковая пластинка, ширина запрещенной зоны которой АЕ удовлетворяет условию На <. АЕС 2Йш, где ш — частота рабочего перехода в активной среде. В случае, например, рубинового лазера указанное условие выполняется для С(15, а в случае неодимовых лазеров — для Сс15е, ОаАз. При помощи оптического затвора включим добротность резонатора и тем самым дадим начало росту интенсивности излучения, генерируемого в активном элементе. По мере роста интенсивности излучения будет расти вероятность двухфотонного поглощения этого излучения в полупроводниковой пластинке иными словами, прозрачность пластинки для генерируемого излучения будет уменьшаться. Чем сильнее будет поглощаться свет в полупроводнике, тем сильнее будет затормаживаться нарастание плотности фотонов в резонаторе и, следовательно, тем сильнее будет замедляться увеличение вероятности индуцированных переходов. В результате процессы снятия инверсии в активной среде и формирования светового импульса растянуты во времени. Длительность генерируемого импульса возрастает при уменьшении скорости включения добротности и при увеличении энергии в импульсе накачки. [c.285]

Дюкуэнг [15] наблюдал флуктуации коэффициента, связывающего величины /2 и I] для различных импульсов рубинового лазера с модулируемой добротностью. Иногда импульс с меньшей интенсивностью излучения основной частоты давал более мощную гармонику. Однако между двумя нелинейными процессами одного порядка, вызванными одним и тем же лазерным импульсом, существует регулярное соответствие, не подверженное флуктуациям (для их наблюдения излучение лазера разделяется на две части с помощью полупрозрачного зеркала). Этот метод позволяет получить надежные относи-сительные величины нелинейной восприимчивости. На фиг. 21 приведена схема экспериментальной установки, на которой измерялась нелинейная восприимчивость GaAs ее величина определялась по отношению к нелинейной восприимчивости, обусловливающей генерацию второй гармоники в KDP или кварце. Если перед кварцевым кристаллом помещалась рассеивающая пластинка из матированного стекла, не обладающая поглощением, то указанное регулярное соответствие нарушалось. Пространственное распределение мод в двух образцах нелинейного вещества переставало быть идентичным. Этот эксперимент убедительно показывает, что в импульсе рубинового лазера генерируются одновременно несколько мод [c.208]

В результате нелинейного взаимодействия этих компонент спектра между собой выделяется низкая частота — частота модуляции, т. е. происходит детектирование на нелинейной упругости стержня. Если частота модуляции совпадает с одной из собственных частот стержня, имеет место резонанс. На блок-схеме 7 — ферромагнитная тонкая пластинка, приклеенная к стержню (если этот стержень немагнитен), 8 — бесконтактный магнитоэлектрический приемник, 9 — усили тель, 10 — осциллограф, 4 11 — вольтметры. При больщой добротности стержня детектированный сигнал достаточно велик. [c.302]

Получилось простое соотношение, показываюш,ее, что добротность в отсутствие внутренних потерь) пропорциональна отношению удельных акустических сопротивлений пластинки и среды. [c.208]

В связи с резонансными измерениями на высоких частотах необходимо упомянуть также иммерсионный метод. Амплитуда волны, отраженной от тонкой мало поглош,аюш,ей пластинки, Еъ (фиг. 97) сравнивается с амплитудой падающей волпы при этом частота изменяется вблизи резонансной частоты пластинки /г. Поскольку волновое сопротивление жидкости по обе стороны от пластинки одинаково, при резонансе амплитуда отраженной волны Еъ имеет резко выраженный минимум. Для мате-риалон, обладающих высокой добротностью, скорость звука можно найти с очень высокой точностью. Этот метод применялся также для измерений при очень высоких давлениях, как отмечается в п. 4 настоящего параграфа. [c.369]

Резонаторы СГ-среза ф = - Ъ1 - 38°) изготовляют в виде квадратных или чаще круглых пластии и применяют в диапазоне частот 200— 500 кГи. Резонаторы в форме квадратных пластин более выгодно использовать в тех случаях, когда нежелательны побочные резонансы. Температурная зависимость резонансной частоты резонатора типа СТ приведена на рис. 5.21, изменение температуры, при которой достигается нулевое значение ТКЧ, в зависимости от угла ф, показано на рис. 5.23 [117]. Добротность рассматриваемых резонаторов прн нормальной атмосфере колеблется от 20000 до 90000, а при работе в вакууме достигает 250000. Для резонаторов квадратной формы с ориентацией YXI/- 37° 40 частотная константа имеет значение 3087 кГк-мм, а для круглых резонаторов с ориентацией УЛ //-36°15 — 3766 кГц мм. [c.192]

Вибродвигатель ВИБ-16 (табл. 2.1) является автономным реверсивным приводом широкого назначения, схема компоновки которого соответствует рис. 2.11, б. В вибродвигателе использован преобразователь продольных и изгибочных колебаний, допускающий раздельное регулирование амплитуд и фаз тангенциальной и нормальной составляющих колебаний в зоне контакта (см. рис. 2.13, а), т. е. оптимизацию параметров колебаний по быстродействию с учетом значения и характера нагрузки. В схему вибродвигателя введено электромеханическое демпфирующее устройство, предназначенное для управления добротностью преобразователя См в пределах (Qм)max/(Qм)mIn (8- Ю). Устройство СОСТОИТ из преобразователя колебаний в виде пьезокерамической пластинки, упруго прижатой к основному преобразователю вибродвигателя. Регулированием относительной фазы колебаний основного и дополнительного преобразователей осуществляется управление общей энергией, поглощаемой в зоне контакта обоих преобразователей. Таким образом, двигатель может работать как в шаговых режимах, максимальное быстродействие которых зависит от добротности системы, так и в режиме установившейся скорости. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...