Система колебательная акустическа механическая

Рис. 74. Механические колебательные системы с акустической обратной связью а — преобразователь магнитострикционный б — преобразователь пьезоэлектрический

Акустические системы. Резонатор Гельмгольца. Механические колебательные системы, в которых элементы массы реализованы в форме движущихся воздушных масс, а элементы гибкости — в форме замкнутых воздушных объёмов, выделяются в особый класс акустических колебательных систем. Такое выделение не имеет принципиального ха- [c.24]

В некоторых случаях известной величиной является сила, действующая на упругую поверхность. Тогда колебательная скорость должна определиться в результате решения задачи о вынужденных колебаниях механической системы в акустической среде. При этом придется рассматривать и механическую задачу об упругих колебаниях с учетом реакции среды, и акустическую задачу об излучении звука поверхностью. [c.48]

Сигнал обратной связи формируется с помощью дифференциального трансформатора TR4. Получаемый на выходной обмотке этого трансформатора сигнал пропорционален току механической ветви ультразвуковой колебательной системы и обеспечивает перестройку задающего генератора в соответствии с изменениями параметров колебательной системы и акустических параметров обрабатываемых сред [c.62]

Сдвиг резонанса в сторону более низких частот согласно (3.6) требует повышения гибкости См подвеса диафрагмы с катушкой, что по конструктивным соображениям трудно, а массу диафрагмы увеличивать нежелательно, так как это способствует увеличению инерционности. Поэтому основная колебательная механическая система дополняется акустическим резонатором. Обратим внимание, что в полости, ограниченной внутренними поверхностями диафрагмы 6 (см. рис. 3.8), катушкой 5 и торцом 9 керна 3, при колебаниях накапливается энергия сжимаемого воздуха. Следовательно, тем самым в системе образуется как бы дополнительный элемент гибкости Смо, который можно рассматривать как источник вынуждающей силы. Сам резонатор можно создать, просверлив в теле керна 3 каналы 11 в виде звукопроводов соединяющих указанную полость с внутренним воздушным объемом магнитной системы. Обратившись к рис. 3.1,в, заметим, что подобное устройство соответствует акустическому резонатору, причем гибкость его См2 характеризует сжимаемую воздушную среду внутри магнитной системы, а масса тг и механическое сопротивление / м2, сосредоточенные внутри звукопровода, определяются [c.84]

Колебательная система для обработки металлов давлением состоит из одного или нескольких преобразователей электрических колебаний в упругие, волноводной системы для трансформации, преобразования и усиления колебаний, заготовок и рабочего инструмента, соединенных в один технологический узел. Преобразователи колебаний в установках используют как стандартные, так и специального исполнения. В некоторых случаях элементы колебательной системы могут быть совмещены. Так, например, рабочий инструмент может служить звеном для трансформации и усиления колебаний. Все элементы колебательной системы должны быть строго увязаны по акустическим, механическим и конструктивным параметрам. Колебательную систему называют замкнутой, если она изолирована и при работе во всех ее звеньях возбуждается стоячая ультразвуковая волна. Если резонансный режим работы обеспечивается только в части технологического узла, то такую колебательную систему называют разомкнутой. [c.112]

Поэтому коэффициенты 1/ j можно трактовать как жесткости этих пружин. Наконец, последний член лагранжиана можно рассматривать как потенциал, вызванный движущими силами = Qj, не зависящими от координат, например гравитационными силами. (Силы могут, однако, зависеть от времени.) Что касается диссипативной функции (2.38), то ее можно считать вызванной наличием диссипативных (вязких) сил, пропорциональных обобщенным скоростям. Такова вторая интерпретация уравнения (2.39) [или функций (2.37), (2.38)]. Согласно этой интерпретации уравнения (2.39) описывают сложную систему масс, связанных пружинами и движущихся в вязкой жидкости под действием внешних сил. Таким образом, мы описали движение двух различных физических систем посредством одного и того же лагранжиана. Отсюда следует, что все результаты и методы исследования, связанные с одной из этих систем, могут быть непосредственно применены и к другой. Так, например, для изучения рассмотренных выше электрических контуров был разработан целый ряд специальных методов, которые применимы и к соответствующим механическим системам. Таким путем было установлено много аналогий между электрическими и механическими или акустическими системами. В связи с этим термины, применяемые при описании электрических колебательных контуров (реактанс, реактивное сопротивление и т. д.), вполне допустимы и в теории механических колебательных систем ). [c.59]

В этой книге весьма подробно рассмотрены системы электрических колебательных контуров, эквивалентных данным механическим и акустическим системам. Кроме того, автор показывает, как методы исследования этих электрических систем применяются к решению чисто механических или акустических задач. [c.71]

Наиболее широко в настоящее время развит акустический импедансный метод, основанный на измерении относительных изменений механического импеданса колебательной системы преобразователя в зависимости от механических свойств поверхности. [c.272]

Существование динамических аналогий между механическими, электрическими, акустическими и тому подобными системами основано на формальном сходстве дифференциальных уравнений, описывающих колебательные движения этих систем. Выводы, полученные путем исследования дифференциального уравнения движения системы, могут быть распространены на динамически аналогичные системы иной природы. Рассмотрим аналогии между механическими системами и электрическими цепями. [c.51]

Механическое сопротивление — отношение силы, с которой акустическая система действует на среду, к колебательной скорости, усредненной по сечению звукового канала [c.49]

В области низких и средних частот сопротивление гибкости с велико и схема превращается в простой колебательный контур. Сопротивление г[ определяет затухание в этом контуре и для того чтобы модуль сопротивления контура не сильно менялся, г должно быть велико по сравнению с реактивными составляющими сопротивления контура г 1а)(/Пк + т ). В области высоких частот это соотношение соблюсти, очевидно, невозможно из-за роста реактивного сопротивления с частотой. Однако шунтирующее действие гибкости с приводит к выравниванию входного сопротивления всей цепи. В системе появляется второй резонанс благодаря этой емкости в области высоких частот. Точный анализ зависимости величины входного сопротивления от частоты показывает, что оно действительно мало меняется с частотой при правильном выборе соотношений между параметрами акустической и механической систем. Приближенное значение модуля этого сопротивления [c.138]

Электроакустическая аппаратура обычно имеет в своем составе механическую колебательную систему как посредник между электрической и акустической системами. Для решения практических задач, встречающихся при рассмотрении механических и акустических систем, целесообразно использовать удобный и эффективный математический аппарат в виде теории четырехполюсников. Для этой цели были разработаны методы электромеханических аналогий, позволяющие применять этот аппарат непосредственно к механическим системам. [c.60]

С энергетической точки зрения механическую колебательную систему необходимо делать резонансной с минимальными потерями во всех звеньях акустической цепи. При совпадении частот вынуждающей внешней силы с собственной частотой системы наступает механический резонанс. Амплитуда колебательной скорости сварочного наконечника в этом случае максимальна. В то же время она является и оптимальной, поскольку резонансное состояние системы обеспечивает максимальный к. п. д. системы. Использование резонанса в системах является обязательным условием при их проектировании. [c.18]

Машина состоит из корпуса, механической колебательной системы (акустического узла) с приводом его перемещения, привода давления свариваемых деталей, регулятора времени и источника питания. Акустический узел с приводом перемещения 1 и приводом давления 2 конструктивно оформлен в виде головки 3, [c.132]

Сварочная головка клещей (рис. 81), подвешенная на Г-образ-ном кронштейне, состоит из упорного элемента, тележки с направляющими и приливом, привода давления и механической колебательной системы — акустического узла 14. [c.136]

КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (ультразвуковой сварочной установки) — схема передачи механических колебаний от акустического узла установки к месту сварки. [c.63]

Типовая машина МТУ-04-3 (рис. 184, а) для ультразвуковой сварки меди толщиной 0,005—0,2 мм с другими материалами разной толщины состоит из акустического узла 1 (механической колебательной системы), сварочной головки 3, которая укреплена на столе 4, привода давления 2, аппаратуры управления и источника питания, которые расположены в шкафу 5, и педали управления 6. Задняя стенка головки откидная. [c.225]

Используя аналогию акустического давления с электрическим напряжением и колебательной скорости с током, выражения (2.38) и (2.39) можно считать акустическим законом Ома. Продолжая аналогию, можно определить скорость потока энергии в акустических системах. Кинетическая энергия в единице объема пропорциональна квадрату колебательной скорости. Это соответствует накопленной энергии магнитного поля (пропорционального квадрату тока) в электрической системе. Потенциальная энергия накапливается в элементе объема при воздействии механического напряжения, Она пропорциональна квадрату давления. Это соответствует накопленной энергии электрического поля (пропорционального квадрату электрического напряжения) в электрической системе. [c.38]

Решение. Акустические колебательные системы являются частными случаями систем механических. Обычно состояние механической системы характеризуется смещением и колебательной скоростью отдельных материальных точек. Воздействие характеризуется силами, действующими на систему. Акустические же системы удобнее описывать, пользуясь объемными смещениями и объемными скоростями, а внешнее воздействие—давлениями. Покажем это на примере резонатора Гельмгольца, который представляет собой сосуд с коротким горлом, заполненный воздухом (см. рисунок а). Как показано в задаче 8.2.1, при возбуждении [c.277]

Рис. 1.3. Колебательная система с одной степенью свободы а —механическая б — электрическая в — акустическая

Из сопоставления уравнений (1.4), (1.7), (1.9) и (1.6), (1.8), (1.10) для систем различной физической природы (механической, электрической, акустической) выявится, что колебательные процессы в них описываются аналогичными уравнениями, следовательно, колебания в системе одной физической природы будут аналогичны таковым в системе другой физической природы. Это свойство может быть использовано для моделирования колебаний в одной системе при изучении поведения другой.. Такие динамические аналогии полезны для переноса методов [c.11]

Рис. 1.5. Колебательная система с двумя степенями свободы а—механическая б—электрическая, в—акустическая

Основное назначение акустической колебательной системы — приведение торца инструмента в колебательное движение. Амплитуда механических колебаний, получаемая обычно на торце преобразователя, оказывается недостаточной для осуществления эффективного резания. Поэтому к торцу преобразователя присоединяется концентратор, нижний конец которого обычно служит инструментом. Форма концентратора подбирается таким образом, чтобы на нижнем конце амплитуда колебаний была больше. Преобразователь, концентратор и инструмент образуют колебательную систему. С целью увеличения амплитуды колебаний эта система делается резонансной, т. е. длина ее составляет целое число полуволн на заданной частоте. Система крепления является необходимым элементом любой колебательной системы станка. С помощью этих элементов осуществляется крепление системы без потерь колебательной энергии на рассеивание в корпусе станка. [c.33]

Как показали эксперименты, проведенные в Акустическом институте АН СССР на станке мод. 4770, к. п. д. станка не превышает 3—5%. Другими словами, сопротивление потерь много больше сопротивления нагрузки, / Это означает, что колебательную систему можно рассчитывать, пренебрегая влиянием нагрузки или вводя малый постоянный параметр. Источник механической колебательной энергии должен быть спроектирован так, чтобы обеспечить минимум собственных потерь в колебательной системе. Опыт показывает, что правильный расчет и изготовление отдельных узлов и их соединение в значительной мере определяют качество работы станка в целом. Методика расчета колебательной системы в линейном приближении достаточно полно изложена в работах 11,17, 41]. Однако по мере совершенствования процесса ультразвуковой обработки и конструкции станков (уменьшение потерь в отдельных его узлах) соотношение В и изменится. [c.33]

Во-вторых, как указано в 5 гл. 1, наличие в сварочных колебательных системах бегущих и стоячих волн требует применения нечувствительных к приложению статического усилия и к присоединению нагрузки (сварное соединение) устройств крепления, которые обеспечили бы минимальную расстройку системы при ее работе и отбирали бы минимальное количество упругой энергии. В этих устройствах крепления, например, обеспечивается большой входной акустический импеданс, размещаются они в местах, соответствующих узлам (точнее минимумам) колебаний в механической колебательной системе, и состоят обычно из четвертьволновых отрезков (см. 5 гл. 1). [c.138]

Механическая колебательная система с одной степенью свободы. Всякий акустический аппарат представляет собой динамическую систему, в которой тем или иным способом возбуждаются колебания. [c.11]

В этих излучателях преобразование электрической энергии в акустическую происходит вследствие периодического изменения магнитной энергии в воздушном зазоре между магнитной системой и упругим элементом (пластиной) механической колебательной системы. Смещение упругого элемента механической колебательной системы вызывают механические силы, возникающие при изменении магнитной энергии в зазоре. Колебания упругого элемента могут происходить с частотой электрического поля или с частотой в два раза ее превышающей. В первом случае электромагнитный преобразователь называется поляризованным [c.133]

Кроме механической колебательной системы, выполненной в виде параллельно соединенных дискретных элементов, нужно упомянуть и другой вариант, получивший из-за своей специфики название акустических колебательных систем. По характеру коле- [c.71]

Классическим представителем акустических систем является резонатор Гельмгольца (рис. 3.1,в). Здесь замкнутый объем V, заполненный воздухом, соединяется через узкую трубку длиной I с внешней средой, во входное отверстие трубки поступает звуковая волна. В этом случае в канале / возникнут колебания частиц воздуха. Воздух, сконцентрированный в объеме V, выполняет роль упругого элемента — пружины, способствуя концентрации частиц среды в трубке I и образуя тем самым элемент — массу. Так же проявляется и механическое сопротивление в виде трения частиц воздуха о стенки трубки. Вследствие периодического воздействия внешней силы от звуковой волны в такой системе возникают механические колебания среды. Колебательный процесс в резонаторе можно описывать, как и в приведенной на рис. 3.1,6 механической системе с дискретными элементами. Логика сопоставления электрических и механических колебаний опирается и на сходство-между известным уравнением, описывающим колебательный процесс в последовательном электрическом контуре (рис. 3.1,а) под воздействием приложенного синусоидального напряжения [c.72]

Диффузор в таком громкоговорителе является одновременно и элементом колебательной механической системы, и излучателем звуковых колебаний в пространство. Колебания диффузора передаются частицам среды, прилегающим к поверхности диффузора, те в свою очередь воздействуют на смежные с ними частицы, и так в виде сжатий и разряжений образующиеся акустические волны распространяются от излучаемых участков поверхности преимущественно в нормальных к ним направлениях (частично воздействуя и на боковые частицы среды). Энергия колебательного процесса подвижной системы расходуется частично на преодоление механического сопротивления — трения воздуха в магнитном зазоре, ведущего к нагреву катушки, а частично на преодоление сопротивления колебаниям со стороны среды. [c.94]

Таким образом, уже эти обстоятельства позволяют усмотреть аналогии между электрическими и акустическими системами и продолжить их для колебательных систем. Более того, их можно распространить на случай любой колебательной систелты, включая механическую, и говорить об электро-механико-акустических аналогиях. Мы будем употреблять выражения электроакустические или электромеханические аналогии, имея в виду пока все три колебательные системы акустическую, механическую и электрическую. При этом под акустической системой будем понимать колеблющукх я пластину (хотя в общем случае это может быть любая система, характеризующаяся собственными колебаниями), под механической — массу на пружине, под электрической — колебательный контур. Последние две системы в идеале можно представлять как системы с сосредоточенными постоянными, т. е. каждая характеристика системы сосредоточена в своем элементе, например жесткость (упру/гость) — в пружине, масса — в материальной точке, емкость — в конденсаторе, и т. д. Акустическая же колебательная система является системой с распределенными постоянными в ней нельзя одному элементу приписать, скажем, массу, а другому — упругость, все эти характеристики распределены по объему системы Од нако любая колебательная система характеризуется набором нормальных колебаний. В системе из N материальных точек число нормальных колебаний равно 3N, например в кристалле Л равно полному числу атомов (узлов) решетки. Одной материальной точке соответствует одно нормальное колебание. Это нормальное колебание мы будем сопоставлять с одним из нормальных колебаний пластинки на одной из ее собственных частот, скажем, на основной частоте. [c.184]

Выше отмечалось, что трибосистемы относятся к открытым термодинамическим системам, обменивающимся энергией и веществом с внешней средой. Трение является процессом преобразования внеи1ней механической энергии во внутреннюю в виде колебательных и волновь]х движений частиц трибосистемы, сопровождаемым термическими, термоэлектронными, акустическими, химическими и другими явлениями. Основная часть этой энергии превран ается в тепловую и отдается во внешнюю среду, другая идет на изменение физико-химического состояния поверхностных слоев трущихся материалов. Диссипация энергии соответствует увеличению энтропии (dS > 0). Энергетический баланс трибосистемы описывается уравнением [9] [c.112]

Поскольку в силу изложенных соображений эквивалентом тока является колебательная скорость v = dl/dt, то эквивалентом смещения Н будет переменный заряд q. Колебания электрического контура будут эквивалентны колебаниям механической или акустической системы, если приписать индуктивности и емкости подходящие эквивалентные значения. В консервативной механической колебательной системе с сосредоточенными постоянными масса является носителем кинетической энергии, а пружина — нако-т телем потенциальной энергии. Аналогичные функции в колебательном контуре выполняют соответственно индуктивность L и емкость С. Поэтому, сравнивая формулы (VIII.29), (VIII.30) и (VIII.35), для эквивалентных индуктивности и емкости находим [c.186]

Итак, с помощью колебательного контура можно описывать колебания механической или акустической системы, если приписать параметрам контура эквивалентные величины, определяемые формулами (VIII.36) и (VI 11.37). [c.186]

У Ланжевена акустическая колебательная система была построена на пьезокерамическом преобразователе волновод приводился в движение кварцевой пластиной, вклеенной между двумя стальными накладками— сэндвич Ланжевена. Область предпочтительного применения таких излучателей в основном высокочастотный ультразвуковой диапазон (выше 300 килогерц). Простота и вь сокая механическая жесткость сулят известные преимуш,ества конструкциям ультразвуковых станков, построенных на этом принципе. Однако при частотах 15—30 килогерц пьезоэлектрические излучатели оказываются по ряду соображений невыгодными и их используют иногда лишь в маломош,ных станках. [c.117]

Для шовно-шаговой УЗС пластмасс во ВНИИЭСО на базе швейной машины класса 38-А разработана сварочная головка типа МТУП-1,5, Она состоит из корпуса, механической колебательной системы — акустического узла, привода давления с резонирующим упорным стержнем, привода вращения с протяжным механизмом и источника питания— генератора типа УЗГ5-1,б. В машине использован двухполуволновой составной концентратор. Применение относительно мощной колебательной системы вызвано необходимостью обеспече- [c.146]

Расчет П.п., как одного из видов электромехапич. преобразователей, имеет целью установить связь между величинами электрическими (нанряжение на электродах U, ток через преобразователь/) и механическими (приложенная к механич. системе сила F, смещение или колебательная скорость = 3 1 сЧ). В случаях, когда П. п. являются электроакустическими, необходимо также рассчитать сопротивление излучения Zg (см. Акустический излучатель), направленность преобразователя (см. Направленность ai y-стических излучателей и приемников), влияние дифракции звуковой волны на поверхности npeo6pa JO-вателя приемника. [c.254]

Единицы измерения рассмотрегШых величин в системе СИ смещения - м, колебательной скорости - м/с, звукового давлегшя -Па, интенсивности - Вт/м , характериспсчес-кого и акустического импедансов - Па-с/м, механического импеданса - Н с/м. [c.312]

Рис. 1. Энергетическая блок-схема электроакустического преобразователя 1 — электрическая сторона 2 — механическая колебательная система з — звуковое поле сплошные стрелки — электромеханическое (механоэлектрическое) преобразование, пунктирные — механо акустическое (акустомеханическое).

Анализ выражений (4.37) и зависимостей, представленных на рис. 88, 89, позволил нам установить самые общие акустические и механические свойства решетки. Чтобы получить более глубокие представления о физических процессах, происходящих на частотах резонанса и антирезонапса системы пластины — жидкость, необходимо изучить пространственное распределение характеристик звукового поля в окрестности решетки и колебательную скорость поверхности пластинок. С этой целью на рис. 90 и представлены распределения модулей звукового давления и колебательной скорости жидкости в окрестности одного периода решетки при 0 = 0. Здесь же, на участке О < л рядом с кривыми указаны также значения фазы давления и колебательных скоростей. Из данных рис. 90, а хорошо видно, что в области резонанса (///] лг 0,4) перед решеткой образуется стоячая волна за счет интерференции падающей и отраженной от решетки волн. Поскольку значение на этих частотах мало (котр соответственно велико), амплитуда звукового давления в стоячей волне близка к 2ро (где ро — звуковое давление в падающей волне). В начале щели (х л 0) звуковое давление резко падает за счет значительной податливости пластин, однако к концу щели (х л I) несколько возрастает и уже за решеткой остается постоянным по амплитуде. Значение фазы давления остается практически неиз.менным по всей длине щели. [c.172]

Уместно в связи с этим подче Ткнуть, что, как видно из сказанного, хороший рупор должен иметь довольно большие разхмеры оконечного отверстия, а, значит, и достаточную длину однако, поскольку сам рупор не колеблется, это не связано с возрастанием инерциального сопротивления колебательной системы. Таким образом правильно спроектированный рупор даёт возможность поставить излучатель очень малого размера (и соответственно малой массы) в условия благоприятного режима как в акустическом, так и в механическом отношениях. [c.125]

В огромном большинстве случае к электроакустическим системам предъявляется основное требование неискажённости преобразования. Это требование означает, что колебательные процессы на входе и на выходе преобразователя должны иметь одинаковые акустические спектры электрические и механические процессы должны выражаться сходными функциями времени, различающимися лишь постоянным множителем пропорциональности. Чтобы удовлетворить этому [c.154]

При анализе акустических преобразователей удобно использовать эквивалентные схемы, составляемые методом электромеханических аналогий, основанным на сходстве дифференциальных уравнений, описывающих состояние электрических и механических систем. Например, уравнение, которым определяется индуктивность и = Ц(И/(11), где и - электрическое напряжение, Ь -индуктивность, г - ток, сходно с уравнением, связывающим силу F, действующую на тело, с его массой т и скоростью V. Р = - вторым законом Ньютона. Из сопоставления величин, входящих в эти два уравнения, получаем так назьшаемую первую систему электромеханических аналогий, согласно которой аналогом механической силы F является электрическое напряжение V, а аналогом колебательной скорости - электрический ток г. В этой системе индуктивность соответствует массе, электрическая емкость - упругой податливости (гибкости), а электрическое сопротивление - механическому сопротивлению (импедансу). В силу этого механические величины удобно представить на схеме в виде соответствующих электрических элементов и анализировать схему как электрическую. [c.124]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...