Фокусирующие излучатели сферические

Часть III посвящена фокусирующим ультразвуковым излучателям. Как известно, этот тип излучателей позволяет получать очень высокие интенсивности на некотором удалении от излучающей поверхности, предотвращая тем самым потери энергии на поглощение и на образование кавитации у поверхности излучателя. Наряду с теорией фокусирования сферических и цилиндрических ультразвуковых волн даются методы расчета фокусирующих излучателей и приводятся описания сверхмощных фокусирующих концентраторов, разработанных в Акустическом институте. [c.5]

Рис. 4. Распределение звукового давления по оси сферического фокусирующего излучателя для длинных и коротких волн

Цилиндрические фокусирующие излучатели, т. е. такие излучатели, которые создают когерентный синфазно сходящийся цилиндрический фронт, дают меньшую концентрацию энергии, чем сферические, так как собирают энергию в фокальной полосе, ось которой совпадает с осью сходящегося фронта. Длина этой полосы приблизительно равна длине образующей излучателя. Такой тип фокусирования имеет свои преимущества и применяется, например, в процессах ультразвуковой очистки, поточной обработки жидкостей и т. д. [c.167]

Рис. 22. Распределение давления для сферического фокусирующего излучателя в сильно поглощающей среде

Рис. 23. Зависимость максимально достижимой колебательной скорости в центре фокального пятна и эффективности работы сферического фокусирующего излучателя от колебательной скорости его поверхности

Применяются фокусирующие излучатели трех типов сферические, представляющие собой часть сферической поверхности (рис. 29, а), корытообразные, или незамкнутые цилиндрические (рис. 29, б) и трубчатые, или замкнутые цилиндрические (рис. 29, в). Первый вид дает большую концентрацию акустической энергии в небольшом объеме и поэтому применяется для исследовательских целей и в медицинской практике для ультразвуковой хирургии. Для технологических целей сферические излучатели применяют в тех случаях, когда подлежащие облучению детали окунаются на сравнительно короткое время в ультразвуковую ванну, а также для высокочастотного распыления жидкостей. [c.183]

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]

Рис. 39. Схема ультразвукового ингалятора со сферическим фокусирующим излучателем

Учитывая это обстоятельство, была предложена следующая конструкция фокусирующего излучателя, позволяющего получить ультразвуковые колебания высокой интенсивности [39]. Был применен отрезок сферической оболочки, резонансной по толщине, выполненной из материала с малыми механическими потерями (алюминий), и возбуждаемой с наружной стороны большим количеством непосредственно примыкающих к ней резонансных пьезоэлектрических излучателей. Осуществление такой конструкции осложняется необходимостью изготовления с очень высокой степенью точности тонкостенного отрезка сферы относительно большого радиуса. Но, как показал опыт, электрическое и герметизированное механическое разделение рабочего акустического объема от объема, в котором находятся излучатели, вполне себя оправдало как конструктивно, так и в процессе эксплуатации установки. [c.193]

Сферические фокусирующие излучатели дают большую концентрацию звуковой энергии, но на небольшой поверхности они применяются в тех случаях, когда объект, на который воздействует ультразвук, имеет небольшие размеры и пе перемещается во время облучения. [c.44]

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]

Эффективность ввода излучения СИД в волокно можно повысить за счет применения разного рода фокусирующих элементов полусферических линз на поверхности излучателя сферических линз, размещенных между СИД и волокном придания сферической или конической форм входному торцу волокна и др., как это показано на рис. 6.7. По сравнению с соединениями СИД встык с волокном применение световодов со сферическим концом увеличивает эффективность связи в 3—5 раз, а СИД со [c.114]

Рис. 23. Коэффициент кавитационного использования акустической энергии сферического фокусирующего излучателя

Поле фокусирующего преобразователя. Фокусирующие системы применяют для повышения разрешающей способности, чувствительности (особенно на фоне структурных помех), точности определения координат и размеров дефектов. Разработаны фокусирующие преобразователи различных типов (см. подразд. 3.5). Рассмотрим лишь сферический активный концентратор, так как другие фокусирующие системы могут быть сведены к нему, если рассматривать сходящийся волновой фронт вблизи фокусирующей поверхности как поверхность излучателя, [c.89]

Рассмотрим в качестве примера фокусирующую звуковую систему, излучатель которой представляет собой часть сферической поверхности с углом раскрытия а, фокусным расстоянием F и апертурой d — Fa (рис. 4.7). [c.116]

Интенсивность на поверхности сходящегося волнового фронта растет обратно пропорционально уменьшающейся поверхности фронта, что дает для сферы закон 1/г , а для цилиндра 1/г, где г— радиальная координата, отсчитываемая от центра фокальной области или соответственно от фокальной оси. При г О как первое, так и второе выражения стремятся к бесконечности, что, естественно, лишено физического смысла. Происходит это вследствие того, что в окрестности фокуса неприменима лучевая (геометрическая) трактовка, из которой вытекают указанные соотношения. Для определения поля вблизи фокуса требуется решить задачу в ее дифракционной постановке. Классическая трактовка осесимметричного случая для длиннофокусных систем изложена у Рэлея [6]. Исследования короткофокусных сферических, а также цилиндрических систем были выполнены позднее, на базе работ Дебая [7] и Зоммерфельда [11], в основном силами сотрудников Акустического института. Некоторые из этих работ, непосредственно относящиеся к фокусирующим ультразвуковым излучателям, легли в основу настоящей части книги. [c.153]

Фокусирующие излучатели, сферические и цилиндрические, впоследствии начали делать из поликристалличе-ского титаната бария (см., например, [20]). Титанатовые излучатели имеют ряд преимуществ (возможность однородной поляризации, относительно простой процесс формовки излучателей сложной конфигурации и т. д.), однако, как уже отмечалось, они сильно разогреваются в процессе работы, и максимальные интенсивности, полученные до сих пор с таких излучателей вблизи поверхности, не превышают —10 вr/ лt , что существенно ниже интенсивности, получаемой с кварцевых излучателей. [c.362]

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]

Сферический фокусирующий излучатель использован также в приборе для получения мелкодисперсных аэрозолей для лечебных целей [37]. Схема устройства акустической части этого прибора приведена на рис. 39. Излучатель выполнен из пьезоэлектрической керамики пьезолан и работает на частоте 2,5 Мгц. О применении аналогичного излучателя для получения аэрозолей, предназначенных для спектрального анализа, сообщается в работе [38]. Для этих целей был применен излучатель с фокусным расстоянием = 7,0 см и угол раскрытия ат = 60°, работающий на частоте 2 5 Мгц. Полная излучаемая мощность составляла около 100 вт. [c.191]

Иначе устроен концентратор, разработанный для последования действия мощных ультразвуков па вещество и на живые ткани в Акустическом институте АН СССР. Здесь основным фокусирующим излучателем ультразвука является тонкая алюминиевая полусфера диаметром около 600 мм (рис. 25), возбуждаемая с наружной стороны пришлифованными к ней кварцевыми тоже сферическими пластинками всего таких кварцевых пластинок 220. [c.49]

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]

Рис. 7.12. Структурная схема медицинской установки Янтарь-2Ф I — ЛПМ Курс II — оптико-согласующий модуль III — измерительный блок IV — клинический модуль 1 — источник питания ИП-18 2 — излучатель Клен 3 — фокусирующая линза 4 — ирисовая диафрагма 5 — плоское зеркало 6 — преобразователь мощности лазерного излучения ТИ-3 7 — милливольтметр Ml36 8 — тяговый электромагнит 9 — педаль дистанционного управления 10 — световодный кабель 11 — механизм юстировки световода 12 — сферическое зеркало 13 — дистальный световод

Предлагаемая книга посвящена распространению ультразвуковьЕх волн в жидкостях, газах и твердых телах, рассматриваемых как сплошные среды с разными характеристиками упругости. В ней систематизированы вопросы, имеющие непосредственное отнощение к специфике ультразвука возможности генерирования направленных пучков плоских волн, высокой интенсивности ультразвукового излучения и т. д. В связи с этим основное внимание в книге уделено различным аспектам распространения плоских волн их общим характеристикам, затуханию, рассеянию на неоднородностях, отражению, преломлению, прохождению через слои, интерференции, дифракции, анализу нелинейных явлений, пондеромоторных сил, краевых и других эффектов в ограниченных пучках. Рассматриваются также сферические волны, которые формируются при пульсационных колебаниях сферических тел, в дальней зоне излучателей малых размеров, в ультразвуковых фокусирующих системах. Большинство из этих вопросов обсуждается применительно к продольным волнам для сред, обладающих объемной упругостью, а для других типов волн, в частности для сдвиговых волн в жидкостях и твердых телах, дополнительно рассматриваются те вопросы, которые составляют их специфику. К ним относятся граничные и нелинейные эффекты в твердых телах, трансформация волн, их дисперсия, поверхностные волны, соотношения между скоростями звука и модулями упругости в кристаллах, в том числе в пьезоэлектриках. [c.2]

Рис. 1. Сферический фокусирующий концентратор для распыления жидкостей 1 — пьезокерамический фо- кусирующий излучатель 2 — контактная среда (вода) З — распыляемая жидкость

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...