Амплитуда магнитострикционных излучателей

Механическая система магнитострикционного излучателя обладает высоким механическим сопротивлением и может развивать большие механические усилия, но при сравнительно небольших амплитудах колебаний. Для эффективного использования магнитострикционного излучателя требуется подсоединить к нему большое сопротивление нагрузки. Сравним волновые сопротивления (в г/с 1 см 2) воздуха, воды и стали с волновым сопротивлением магнитострикционного материала — никеля [c.172]

Следует отметить, что малое удельное акустическое сопротивление газов ограничивает применение магнитострикционных или пьезоэлектрических преобразователей для излучения в газообразную среду. Хотя при работе магнитострикционного излучателя в воздухе можно получить относительно большие амплитуды колебаний поверхности (порядка нескольких микрон), однако такой вибратор не может отдать сколько-нибудь значительную акустическую мощность. [c.9]

Для установления влияния рассогласования частоты всей колебательной системы с частотой излучателя на изменение амплитуды смещения была экспериментально установлена зависимость относительного изменения амплитуды от отношения собственной частоты всей системы, определяемой частотой концентратора, к собственной частоте магнитострикционного излучателя. Результаты исследования приведены на графике рис. VI. 14, б. [c.326]

Задание 3. Закрепите вибратор магнитострикционного излучателя не за середину, а вблизи одного из его концов. Как при этом изменяется амплитуда колебаний вибратора Повторите опыт с одним из описанных ниже самодельных ультразвуковых генераторов. [c.21]

Амплитуда колебаний магнитострикционных излучателей при возбуждении на основной частоте имеет величину порядка 10 /, где /—длина стержня. Наивысшая частота, на которой еще удается возбудить сравнительно интенсивные колебания, составляет приблизительно 60 кгц. При этом длина возбуждаемого на основной частоте никелевого стержня оказывается равной всего 4 см. Возбуждение колебаний основного типа в более коротких стержнях наталкивается на трудности, и приходится прибегать к возбуждению колебаний высших порядков, несмотря на связанное с этим уменьшение мощности. Однако Винсенту [2099] удалось при помощи магнитострикции возбуждать в никелевых стержнях колебания основного типа с частотой вплоть до 1280 кгц (/=1,9 лгж) (см. также [4808]). [c.45]

Основным преимуществом магнитострикционных излучателей являются их простота и дешевизна, На низших ультразвуковых частотах магнитострикционные излучатели позволяют получить значительную акустическую мощность, причем перегрузка их не приводит к опасности разрушения колебательной системы. Без риска повреждений магнитострикционные вибраторы развивают относительные амплитуды смещения порядка 10" ), Опасность разрыва стержня [c.58]

Конструкция магнитострикционных излучателей моечных машин показана на рис. HI—1, б. Пакетный магнитостриктор набран из пластин, на которые навита обмотка возбуждения, создающая магнитное поле высокой частоты. Под воздействием этого поля происходит удлинение пакета в направлениях, указанных стрелками. Частота ультразвуковых колебаний магнитострикционных излучателей 12—150 кгц амплитуда колебаний 5—10 мкм. [c.68]

Под нелинейностью подразумевается зависимость магнитной проницаемости, механических и магнитных потерь, упругих и магнитострикционных характеристик от амплитуды механического напряжения и индукции, иначе говоря, явления, описываемые членами третьего порядка в разложении термодинамического потенциала. Эта нелинейность обусловлена доменной природой происходящих процессов, она характерна для всех магнитострикционных материалов, а в ферритах проявляется особенно сильно ввиду их низкой индукции насыщения. Нелинейность приводит к снижению к,п.д. и чувствительности излучателя с ростом мощности и является одной из причин, ограничивающих интенсивность излучения ферритовых преобразователей. [c.125]

О пригодности магнитострикционного материала для целей электроакустического преобразования судят по величине его характеристик, которые определяют важнейшие свойства преобразователя к.п.д., чувствительность в режиме излучения и приема. Связь свойств преобразователя с характеристиками материала получают из расчетов колебаний магнитострикционных преобразователей (см., например, [14, 47, 48]). Такие расчеты проводят в предположении линейной связи между величинами Я, Б, а и 8, где В, а, е — амплитуды переменной индукции, механического напряжения и деформации, вoзникaюD иe в магнитострикционном материале при наложении переменного магнитного поля с амплитудой Н, меньшей величины постоянного поля подмагничивания Важнейшие динамические магнитострикционные характеристики X = (а/Л)е, Л= (В/а)н (индексы при скобках означают постоянство соответствующего параметра). Величина Я характеризует чувствительность магнитострикционных излучателей по напряжению, т. е. отношение звукового давления на оси излучателя к амплитуде напряжения на его обмотке величина Л определяет чувствительность по току (она же характеризует чувствительность магнитострикционных приемников). Важной характеристикой является коэффициент магнитомеханической связи К, определяющий отношение механической энергии к энергии магнитного поля в сердечнике при работе излучателя на частотах, лежащих значительно ниже резонанса для тех случаев, когда потерями можно пренебречь. Между этими характеристиками существует связь, выражаемая соотношением [c.120]

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]

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]

Совершенно очевидно, что нелинейные свойства пьезомагнитных металлов и керамики при больших амплитудах возбуждения должны быть аналогичны соответствующим свойствам пьезоэлектрической керамики, которые описаны в 4, п. 3. Эти эффекты, естественно, наиболее сильно выражены при работе в режиме остаточного намагничивания. Возрастание магнитных потерь при увеличении амплитуды поля, которое связано с расширением петли гистерезиса, сопровождается эффектами насыщения для деформации. Данные об этих эффектах в литературе, как ото ни странно, отсутствуют ), однако то обстоятельство, что для ферромагнитных материалов магнитострикционная деформация насыщения не велика, свидетельствует о том, что возможности получения больп1их амплитуд колебаний у магнитострикционных излучателей, рабо- [c.313]

В этом простеньком опыте вы впервые наблюдали проявление прямого магнитострикционного эффекта под действием переменного магнитного поля вибратор излучателя периодически изменяет свою длину и возбуждает в воздухе звуковую волну. Малая интенсивность излучаемого в опыте звука объясняется тем, что магнитострикционный эффект очень невелик — относительное изменение длины вибратора Alli не превышает 10 —10" (см. рис. 2)—поэтому мала и амплитуда колебаний вибратора. Для увеличения амплитуды колебаний в магнитострикционных излучателях используют явление резонанса. [c.16]

Особо острую направленность могут обеспечить подводные излучатели, составленные из множества отдельных вибраторов. Если при этом возбуждать отдельные вибраторы с различг ными амплитудами, то оказывается возможным управлять характеристикой направленности всего излучателя. В качестве примера на фиг. 458 показан магнитострикционный излучатель, построенный Кемпом, Винсентом и Бреем [4061 оч работает на частоте 100 кгц и составлен. из 32 от -дельных вибраторов, каждый из которых имеет излучающую поверхность 1,1 х 0,825 сж . Недавно Кемп [4631] описал аналогичный излучатель, составленный из круглых ви0раторов из титаната бария. [c.419]

В табл. 104 приведены данные Брандта и Фройнда (353] о зависимости времени падения и радиусов частиц от амплитуды колебаний магнитострикционного излучателя через 1 мин. после начала действия ультразвука. Кроме того, в табл. 104 приведено отношение массы т частиц после озвучивания к их первоначальной массе /Пц. Эти данные свидетельствуют о сильной зависимости процесса коагуляции от интенсивности ультразвука. При наибольшей амплитуде колебаний за 1 мин. 200 частиц слипаются в один большой агрегат, который оседает в 33 раза быстрее исходных частиц. Увеличение размеров частиц можно определить, измеряя времена паде- [c.489]

Принцип работы магнитострикционного излучателя основан на том, что некоторые материалы (железо, кобальт, никель и их сплавы) под действием магнитного поля снижаются, а при снятии поля — восстанавливают свои прежние размеры. Мерой, определяющей величину магнитострикционного эффекта, является магнитострикционнос удлинение. Оно весьма мало, но в процессе работы в режиме гармонических колебаний амплитуда последних увеличивается за счет использования явления механического резонанса. [c.89]

Фиг. IX.183. Схема передачи ультразвуковых колебаний путем погружения излучателя ультразвуковых колебаний в сварочную ванну / — магнитострикционный преобразователь 21—обмотка тока высокой частоты и подмагничнвания 3 — трансформатор амплитуды 4 — сварочная ванна 5 — электрод 6 — изделие

В части II описываются магнитострикционные ферритовые (керамические) излучатели. Эти излучатели имеют ряд преимуществ по сравнению с обычно применяемыми металлическими магнитострикцион-ными. Они дешевле, проще в изготовлении, обладают существенно большим к. п. д. и хорошей добротностью. Химическая устойчивость делает их незаменимыми при применении ультразвука для активизации электрохимических процессов, а также для работы в химически активных средах. Возможность введения постоянных магнитов, выполненных из специальных ферритов, снимает вопрос о необходимости постоянного подмагничивания. Наряду с исследованием свойств ферритов, в частности при колебаниях больших амплитуд, приводятся технология их изготовления, результаты испытаний, а также дается описание конкретных технологических установок, разработанных Акустическим институтом совместно с отраслевыми институтами. [c.5]

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]

Наибольшее распространение в качество И. у. получили электроакустические преобразователи. В подавляю-И1,ем большинстве Р1. у. этого типа, а именно в пьезоэлектрических преобразователях, магнитострикционных преобразователях, электродинамических излучателях, электромагнитных и электростатич. излучателях, электрич. энергия преобразуется в энергию колебаний к.-л. твёрдого тела (излучаюш,ей пластинки, стержня, диафрагмы и т. п.), к-рое и излучает в окружающую среду акустич. волны. Все перечисленные преобразователи, как правило, линейны, и, следовательно, колебания излучающей системы воспроизводят по форме возбуждающий электрич. сигнал лишь при очень больших амплитудах колебаний вблизи верхней границы динамич. диапазона И. у. могут возникнуть нелинейные искажения. В преобразователях, предназначенных для излучения монохроматич. волны, используется явление резонанса они работают на одном из собственных колебаний механич. колебательной системы, на частоту к-рого настраивается генератор электрич. колебаний, возбуждающий преобразователь. Электроакустич. преобразователи, не обладающие твердотельной излучающей системой, применяются в качестве И. у. сравнительно редко к ним относятся, напр., И. у., основанные на электрич. разряде в жидкости илп на электрострикции жидкости. [c.144]

Важнейшей характеристикой приёмников УЗ является их чувствительность — отношение получаемого на выходе сигнала к измеряемой величине. Для приёмников звукового давления — электроакустич. преобразователей чувствительность 7 определяется, как правило, отношением амплитуды электрич. напряжения в режиме холостого хода к амплитуде звукового давления. Часто эффективность работы системы двух электроакустич. преобразователей, один из к-рых работает в режиме излучения, а другой — в режиме приёма этого излучения, характеризуют т. н. потерями на двукратное преобразование в децибелах 20 lg где У — электрич. напряжение на излучателе, У — электрич. напряжение, развиваемое приёмником. Эти потери зависят как от свойств электромеханич. преобразователей, так и от согласования их на электрич. и механич. сторонах. Динамический д и а п а 3 о н П. у., т. е. область значений принимаемого сигнала, в к-рой чувствительность постоянна, ограничивается снизу собственными шумами приёмника и внешними шумами и помехами (тепловые флуктуации в приёмном элементе и в среде, шумы в электрич. цепях и т. п.), а сверху нелинейностью свойств приёмника (напр., нелинейностью магнитострикционного эффекта, нелинейностью, обусловленной конструкцией), приводяш,ей к искажению принимаемого сигнала. Динамич. диапазон оценивается обычно децибелах. По виду частотных характеристик, т. е. по виду зависимости чувствительности от частоты, приёмные преобразователи можно разделить на резонансные и нерезонансные. Резонансные П. у. отличаются повышенной чувствительностью, однако рабочая частотная полоса их ограничивается падением [c.270]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...