Нелинейные свойства ферритов

Рис. 5. Блок-схема измерений нелинейных свойств ферритов.

При использовании материала в сложных климатических условиях и при повышенных значениях уровня мощности СВЧ необходимо иметь сведения о теплофизических, механических и нелинейных свойствах ферритов. [c.305]

Применение ферритов в дециметровой области диапазона СВЧ и главным образом разработка ряда устройств, в которых используются нелинейные свойства ферритов СВЧ, потребовало создания материалов с минимально узкими линиями гиромагнитного резонанса. [c.306]

Из рис. 16 видно, что давление возрастает с ростом напряжения нелинейно. Загиб кривых может быть объяснен уменьшением константы Я, а также увеличением механических потерь. На рис. 17 можно видеть уменьшение т]э а с ростом интенсивности излучаемого звука. (Интенсивность оценивалась по величине потребляемой мощности и величине т]эа.) Снижение к.п.д. при увеличении мощности отмечает и Ван дер Бургт [22]. Обусловлено это не только уменьшением магнитострикционной константы, но и ростом механических и электрических потерь. Характерно, что и на рис. 16, и на рис. 17 линейность дольше сохраняется при величине большей Нот-. При повышенном подмагничивании нелинейные свойства ферритов проявляются слабее, о чем говорят и данные, приведенные в предыдущей главе. Поэтому при работе излучателей в режиме интенсивных колебаний рекомендуется подмагничивание, превышающее оптимальное для ферритов 21, 41, 42, М-18 и МК-20 целесообразно применять Но= 25—30 э. При наличии интенсивной кавитации метод измерения звукового давления в поле излучателя при помощи гидрофона неприменим. В этом случае наиболее точные значения т]да можно получить, измеряя акустическую мощность калориметрическим методом. Калориметрические измерения ферритовых излучателей показали, что при Н(,= 30 э и при одностороннем излучении величина их электро-акустического к.п.д.не падает ниже 60% даже в присутствии кавитации. [c.136]

В литературе оценка магнитострикционных материалов и сравнение их меж ду собой, как правило, производятся по величине динамических характеристик, соответствующих малым амплитудам индукции и напряжения. При этом магнитострикционные, магнитные и упругие характеристики можно считать константами, зависящими только от подмагничиваю-щего поля. Такой линейный подход позволяет широко пользоваться методом эквивалентных схем при рассмотрении работы преобразователей и расчете их режимов. Определение характеристик материалов в линейном режиме достаточно просто значение их можно вычислить, если известна частотная зависимость электрического импеданса катушки, намотанной на сердечник из исследуемого материала (для получения точных значений — на кольцевой сердечник). Этот метод широкоизвестен (см., например, работы [1, 7, 8, 14]) и повсеместно применяется. Он использовался и при определении характеристик ферритов, приведенных в 1 и 2 настоящей главы. Часто полученные таким образом при малых амплитудах значения характеристик экстраполируют на рабочий режим излучателей, когда амплитуда механических напряжений составляет от десятков до нескольких сотен кг/см , а амплитуда индукции достигает тысяч гаусс, приближаясь к величине Вз- Однако такую экстраполяцию следует производить с осторожностью, а оценку материалов по характеристикам, измеренным при малых амплитудах, следует рассматривать лишь как предварительную, потому что магнитострикционные материалы характеризуются заметной нелинейностью свойств. [c.125]

Эти данные имеют практическое значение для оценки работы ферритовых излучателей. Они свидетельствуют о снижении механо-акустического к.п.д. с ростом амплитуды. Обращает на себя внимание резкое возрастание потерь для феррита 42 при Оп = ЮО кг см добротность свободного образца делается сравнимой по величине с добротностью нагруженных на воду преобразователей. Это подтверждает высказанное ранее соображение, что при выборе материалов для преобразователей, предназначенных к работе в режиме интенсивных колебаний, нельзя ограничиваться оценкой их по величине коэффициента связи, измеренного к тому же при малых амплитудах. Необходимо принимать во внимание потери и учитывать нелинейные свойства материала. [c.128]

Амплитуда колебаний и интенсивность излучения ферритовых преобразователей ограничиваются как нелинейными свойствами, так и механической прочностью ферритов. Первый фактор, как уже упоминалось в гл. 2, играет роль для всех магнитострикционных излучателей, однако на ферритах он сказывается особенно сильно в связи с их низкой индукцией насыщения. Для вычисления предельной интенсивности ферритовых излучателей, обусловленной нелинейными эффектами, удобно использовать величину предельного магнитострикционного напряжения ам,1йп> Максимальная резонансная интенсивность /щах излучателей, форма сердечников которых показана на рис. 18, выражается через эту величину по формуле, данной Л. Я. Гутиным [48] [c.137]

Особую группу магнитострикционных материалов представляют ферриты [13 и др.]. Химический состав ферритов в общем виде описывается формулой МО-РсаОз (где МО — символ двухвалентного металла). Основным преимуществом ферритов по сравнению с магнитострикционными металлами является отсутствие потерь на токи Фуко. Электрическое сопротивление ферритов в 10 —10 раз больше, чем в металлах. Ферриты обладают высоким электроакустическим к. п. д. — до 87%, который сохраняется в широком диапазоне частот. Они не требуют высокого напряжения, не чувствительны к воздействию внешней среды, могут работать даже в агрессивных средах. Технология их изготовления позволяет получать необходимые формы преобразователей. Однако ферриты имеют и существенные недостатки. Амплитуда колебаний и интенсивность излучения у преобразователей, изготовленных из ферритов, ограничиваются нелинейными свойствами и низкой механической прочностью ферритов. Экспериментальные работы [13] показали, что предельная интенсивность ферритовых преобразователей составляет 3—3,5 вт/см . [c.73]

Излучатели второго типа основываются на различных физич. эффектах электромеханич. преобразования. Как правило, они линейны, т. е. воспроизводят по форме возбуждающий электрич. сигнал. Большинство излучателей УЗ предназначено для работы на к.-л. одной частоте, поэтому в устройстве излучающих преобразователей обычно используются резонансные колебания механич. системы, что позволяет существенно повысить их эффективность. Преобразователи без излучающей механич. системы, напр, основанные на электрич. разряде в жидкости, применяются редко. В низкочастотном УЗ-вом диапазоне применяются электродинамические излучатели и излучающие магни-тострикционные преобразователи и пьезоэлектрические преобразователи. Элект-родинамич. излучателп используются на самых низких ультразвуковых частотах, а также в диапазоне слышимых частот. Наиболее широкое распространение в низкочастотном диапазоне УЗ получили излучатели магнитострикционного и пьезоэлектрич. типов. Основу магнитострикционных преобразователей составляет сердечник из магнитострикционного материала (никеля, специальных сплавов или ферритов) в форме стержня или кольца. Пьезоэлектрич. излучатели для этого диапазона частот имеют обычно составную стержневую конструкцию в виде пластины из пьезокерамики или пьезоэлектрич. кристалла, зажатой между двумя металлич. блоками. В магнитострикционных и пьезоэлектрич. преобразователях, рассчитанных на звуковые частоты, используются изгибные колебания пластин и стержней или радиальные колебания колец. В среднечастотном диапазоне УЗ применяются почти исключительно пьезоэлектрич. излучатели в виде пластин из пьезокерамики или кристаллов пьезоэлектриков (кварца, дигидрофосфата калия, ниобата лития и др.), совершающих продольные или сдвиговые резонансные колебания по толщине. Кпд пьезоэлектрич. и магнитострикционных преобразователей при излучении в жидкость и твёрдое тело в низкочастотном и среднечастотном диапазонах составляет 50—90%. Интенсивность излучения может достигать нескольких Вт/см у серийных пьезоэлектрич. излучателей и нескольких десятков Вт/см у магнитострикционных излучателей она ограничивается прочностью и нелинейными свойствами материала излучателей. Для увеличения интенсивности и амплитуды колебаний используют УЗ-вые концентраторы. В диапазоне средних УЗ-вых частот концентратор представляет собой фокусирующую систему, чаще всего в виде пьезоэлектрич. преобразователя вогнутой формы, излучающего сходящуюся сферич. или цилиндрич. волну. В фокусе подобных концентраторов достигается интенсивность 10 —10 Вт/см на частотах порядка МГц. В низкочастотном диапазоне используются концентраторы — трансформаторы колебательной скорости в виде резонансных стержней переменного сечения, позволяющие получать амплитуды смещения до 50—80 мкм. [c.14]

Появление спутниковой, тропосферной, космической связи и глобального радио- и телевещания на сверхвысоких частотах, сверхдальней радиолокации, радиоастрономии, радиосиектросконии потребовало создания радиоприемных устройств с ничтожно малым уровнем шума. Новые возможности в этом отношении открылись перед радиотехникой в связи с достижениями в области изучения свойств различных веществ при глубоком их охлаждении и в связи с освоением новых методов построения радиоприемных схем. В результате этого в 50-х годах появились идеи создания параметрических и квантовых парамагнитных усилителей. Такие схемы обычно охлаждают с помощью жидкого азота, а в последнее время — жидкого гелия. Современные параметрические усилительные схемы осуществляются на основе использования для изменения параметров схемы диодов, ферритов, полупроводников и других нелинейных элементов. Квантовые парамагнитные усилители в настоящее время строятся на двух нринцинах. В первом из них взаимодействие волны слабого сигнала с усиливающим парамагнитным веществом происходит в объемном резонаторе (усилители резонаторпого тина), а во втором — в замедляющих волноводах (усилители бегущей волны). Все эти устройства мало похожи на привычные радиоприемники и пока еще достаточно сложны в осуществлении и эксплуатации, но зато их чувствительность может быть доведена до 10 вт. [c.380]

Добавки феррита цинка также дают увеличение плотности, но при этом заметно изменяются и другие свойства материала понижается величина Яд, с> увеличивается начальная проницаемость 1 0 (рис. 1). Заметно возрастает и индукция насыщения. Температура Кюри снижается с 590° при 2 = О до 260° при 2 = 0,5. Ферриты с цинком могут служить материалом для магнитострикционных приемников. Для излучателей отрицательным фактом является снижение динамических магнитострикционных констант за счет цинка. Однако при работе с большой амплиту дой положительное значение может иметь их повышенная индукция на сыщения. Как будет показано далее, нелинейность магнитострикционных характеристик ферритов, приводящая к снижению предельной излучае- мой преобразователями мощности, обусловливается в основном величи ной индукции насыщения. [c.117]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...