Фокусирующие излучатели, вогнутые

Фокусное расстояние оптимальное 180 Фокусирующие излучатели, вогнутые 187 [c.684]

Хотя вогнутую кварцевую пластинку нельзя считать наилучшим фокусирующим устройством, вогнутые излучатели вообще работают достаточно хорошо и наилучший по эффективности вариант относится именно к этому типу излучателей. Об этом подробнее еще будет сказано ниже. [c.152]

Формулы и соотношения, приведенные в предыдущих параграфах, даны в предположении, что фокусирующий излучатель создает правильный синфазный волновой фронт. В действительности дело обстоит не совсем так. Например, в часто применявшихся еще несколько лет тому назад вогнутых сферических излучателях, отшлифованных из монокристаллов кварца, собственная частота толщинных колебаний меняется от точки к точке, поскольку ось X образует в различных точках различные углы с нормалью по этой же причине излучаемая энергия неравномерно распределена по поверхности. Вопрос этот был исследован в работе [27] автор предложил даже специальную конструкцию для уменьшения этого эффекта [28]. [c.185]

Звуковая оптика . Выше мы уже не раз сталкивались с необходимостью применения в ультразвуковой технике фокусирующих систем — линз, зеркал, отражателей, излучателей вогнутой или выпуклой формы и пр. фокусирующие системы находят большое применение в акустике и в особенности в гидроакустике. Остановимся на таких системах несколько подробнее. [c.302]

Звуковая оптика . Выше мы уже не раз сталкивались с необходимостью применения в ультразвуковой технике фокусирующих систем — линз, зеркал, отражателей, излучателей вогнутой или выпуклой формы и пр. остановимся на таких системах несколько подробнее. Законы, которым подчиняются звуковые фокусирующие системы, во многом аналогичны оптическим законам, на основании которых рассчитываются и изготавливаются линзы, объективы, призмы, зеркала и другие оптические приборы. Такая аналогия позволяет назвать этот раздел акустики звуковой оптикой или акустикой фокусирующих систем ). [c.306]

Если из пьезокристалла, например кварца, вырезать пластинку среза X и придать ей форму вогнутого зеркала, то при колебаниях такая пластинка будет обладать фокусирующими свойствами. Ультразвуковые волны будут концентрироваться в фокусе, расположенном на акустической оси. Такими пластинками пользуются для получения большой акустической мощности, сосредоточенной в фокусе. На рис. 184 приведены фотографии ультразвукового пучка в воде от вогнутого зеркала из кварцевой пластинки, полученные методом темного поля на этих фотографиях ясно виден эффект фокусировки. Фокусировка получается размытой одна из причин этого, кроме упоминавшихся выше, состоит в том, что вогнутая кварцевая пластинка не совершает строго радиальных колебаний. Скорость распространения продольных волн в кварце различна по различным направлениям относительно осей кристалла. По этой причине резонансные свойства изогнутой пластинки не так резко выражены, как у пластинки чистого среза X. Применяя излучатель вогнутой формы из керамики титаната бария, можно обойти эту трудность, если произвести предварительную поляризацию так, чтобы участки пластинки колебались строго радиально, т. е. в направлении радиуса кривизны пластинки. [c.309]

Малые линии ультразвуковых волн, а следовательно, и возможность получения ультразвуковых пучков позволяют сосредоточивать всю энергию в нужном направлении и фокусировать лучи, т. е. концентрировать всю энергию излучателя в небольшом объеме. Для фокусировки ультразвука могут быть использованы фокусирующие излучатели [57, 62] различных видов (вогнутые, сферические, цилиндрические и др. из титаната бария) зеркала и звуковые линзы из металла, пластмасс или жидкостей [48, 57], трансформаторы скорости (концентраторы) [46, 56]. [c.287]

При распылении в фонтане (рис. 109) используют фокусирующие излучатели с резонансной частотой 1—3 МГц в виде вогнутых пьезокерамических пластин. Распылительное устройство такого типа имеет небольшие размеры и энергетические затраты. Преобразователи применяют в ингаляторах для создания высококачественных аэрозолей при спектральном анализе. [c.172]

Для получения мощных ультразвуковых колебаний с помощью пьезоэлектрических излучателей было предложено изготавливать кристаллические пластинки в форме вогнутого мениска [25, 298 . В настоящее время теория фокусирующих излучателей детально разработана [26]. Обычно расчёты выполняются в предположении строгой когерентности колебаний всех точек поверхности излучателя [303]. При этом можно показать, что с помощью фокусирующего излучателя удаётся [c.49]

Физико-химические свойства растворов из акустических измерений 207 Фокусировка ультразвука вогнутым зеркалом 51 Фокусирующие излучатели, ориентировочный расчёт 50 [c.323]

Ультразвуковые волны можно фокусировать при помощи звуковых вогнутых зеркал и линз. Однако существует метод фокусирования ультразвука, который не применяется для световых лучей, а именно фокусирование вогнутым излучателем. Для этого поверхности излучателей придают форму части сферы (рис. 20) или цилиндра. Звуковые волны, излученные этой поверхностью, будут собираться вблизи центра сферы, в фокальном пятне, или соответственно вблизи оси цилиндра, в фокальной полосе. Таким путем легко получить усиление интенсивности вне-сколько десятков раз. Подбирая соответствующие размеры [c.43]

В принципе, для получения мощных звуковых полей можно применять любые фокусирующие системы, как линзовые, так и зеркальные. Однако наиболее удобными оказались так называемые фокусирующие излучатели, предложенные впервые Грейцмахером [5]. В этих излучателях использовано то обстоятельство, что электромеханические (в частности, пьезоэлектрические) излучатели являются источниками когерентного излучения, и поэтому эффект фокусирования может быть получен без каких бы то ни было дополнительных устройств. Достаточно придать поверхности излучателя вогнутую сферическую или цилиндрическую форму, чтобы сформировать синфазный сходящийся фронт. [c.152]

На рис. 8 показаны зависимости фактора фокусирования от угла раскрытия для фокусирующего керамического излучателя 1, вогнутого параболического зеркала 2, вогнутой собирающей линзы (с показателем преломления я=0) 5, выпуклой собирающей линзы (при п= оо) 4 я оптимального фронта для получения наибольшей концентрации скорости 5. Последний случай может быть приближенно реализован при помощи фокусирующего излучателя из аксиально поляризованной керамики (рис. 9). Нормальная скорость на поверхности излучателя изменяется по закону, близкому к osa. При изготовлении такого излучателя следует еще учесть, что толщина его должна уменьшаться от середины к краям, чтобы на,всех участках сохранялись условия толщинного резонанса пластинки. [c.164]

В первом случае используется как непосредственный контакт УЗ-вого излучателя с тканью, так и воздействие на ткани фокусированным УЗ (см. Фокусировка звука). Применение фокусированного УЗ особенно целесообразно для создания локальных разрушений в глубинных тканях организма, напр, в структурах головного мозга. Рабочим элементом фокусирующего излучателя в этом случае служит вогнутая пьезокерамич. пластинка 2 (рис. 1), резонансная частота к-рой обычно выбирается в диапазоне 0,5—4 МГц. Для создания гистологически различимых разрушений в мозге необходимо, чтобы интенсивность УЗ в фокальной области и время УЗ-вого воздействия были в определённой зависимости (рис. 2). Аппаратура, подобная изображённой на рис. 1, применялась для нек-рых нейрохирургич. операций на головном мозге человека. Были достигнуты положительные результаты при лечении болезни Паркинсона, а также заболеваний, связанных с возникновением непроизвольных беспорядочных дви- [c.375]

Рис. 1. Блок-схема фокусирующей ультразвуковой аппаратуры для создания локальных разрушений в глубинных структурах головного мозга 1 — фокусирующий излучатель 2 — вогнутая пьезокерамическая пластинка 3 — корпус излучателя 4 — конус 5 — съёмный указатель фокуса 6 — фокальная область 7 — мешок из тонкой звукопрозрачной плёнки 8 — облучаемый объект 9 — дегазированная вода 10 — координатное устройство, на котором укрепляется излучатель 11 — ультразвуковой генератор 12 — генератор модулирующих импульсов.

Если направить из глубины жидкости на ее поверхность пучок мощных высокочастотных (мегагерцевых) ультразвуковых волн, то образуется так называемый ультразвуковой фонтан. В верхней части такого фонтана происходит распыление жидкости с образованием тонкого и стойкого тумана (рис. 18). Поверхность фонтана находится в сильном турбулентном движении, а распыление жидкости сопровождается характерным шипящим звуком [34]. Вместе с туманом образуются и довольно крупные брызги [5]. Используя фокусирующие устройства (линзу, вогнутое зеркало), можно получить ультразвуковой фонтан и при сравнительно небольших мощностях излучения. Особенно удобны для этого фокусирующие излучатели, при помощи которых создается ультразвуковой фонтан правильной формы, причем энергетические затраты невелики, а следовательно, используются установки небольших габаритов [5—7 ]. Если мощности излучения фокусирующего излучателя невелики, структура ультразвукового фонтана выглядит так, как показано на рис. 19, а в основании фонтана имеется коническая часть, которую мы будем называть вспучиванием, в отличие от самой струи, как бы состоящей из бусинок сферической формы. С возрастанием частоты ультразвука диаметр бусинок уменьшается, от интенсивности звука (или напряжения на электродах излучателя) он не зависит. Область распыления расположена в нижней части струи, причем верхняя граница области находится на расстоянии нескольких миллиметров от конца вспучивания наиболее интенсивно распыление протекает в средней части области. [c.353]

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]

ФОКУСИРОВКА ЗВУКА — создание сходящихся волновых фронтов сферич. илп цилпндрич. формы. Ф. з. аналогична фокусировке световых воли в процессе её происходит концентрация энергии волны, к-рая достигает максимальной величины в фокусе, совпадающем обычно с центром кривизны сходящегося волнового фронта. При Ф. 3. осуществляется фокусирование звукового давления р, колебательной скорости частиц и и интенсивности звука I. Для Ф. з. пользуются фокусирующими системами, к-рые подразделяются на активные и пассивные активная система представляет собой излучатель ультразвука с вогнутой излучающей поверхностью, к-рый непосредственно создаёт сходящийся волновой фронт, а хгас-сивпая изменяет акустич. длину пути кЬ (гдо к — волновое число, Ь — геометрич. длина пути) таким обра- [c.367]

Если намеренно изменять различия во времени пробега (длине пути прохождения) в отдельных зонах, то можно изменять звуковое поле, например фокусировать его. Для этого нужно только уменьшить разницу между крайней и средними зонами, например если сделать излучающую поверхность вогнутой. Данный способ используется в частности также и в лиизе Френеля (рис. 3.11 [1498, 1499]). Фокусировку можно также получить, устранив излучение отдельных зон (зонная пластина, см. рис. 4,36, г [1279]). И, наконец, можно разбить весь излучатель на отдельные элементы. Если подвести к ним возбуждающее напряжение с различным запаздыванием, то звуковое поле тоже можно будет намеренно изменять (раздел 10.4.1, групповой излучатель с фазовым управлением). [c.85]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...