Частота пластинок

Если поместить пластинку между обкладками конденсатора, питаемого переменным напряжением (рис. 475), то в ней можно возбудить вынужденные упругие колебания этого типа. При совпадении частоты внешней силы с собственной частотой пластинки наступит резонанс и амплитуда вынужденных колебаний достигнет максимума (она может достигать величины 10 см). Прикладывая достаточно большие электрические напряжения, легко было бы получить и большие амплитуды, но при этом деформации в пластинке превосходят допустимые пределы и она может разрушиться. [c.745]

В ультразвуковых дефектоскопах используются пьезоэлектрические эффекты некоторых кристаллов, например кварца и титаната бария, выражающиеся в том, что под действием механических колебаний (в данно.м случае колебаний ультразвуковой волны) на обкладках кристаллической пластинки появляется переменное электрическое напряжение (электрические заряды переменного знака). Ультразвуковые колебания преобразуются, таким образом, в электрические (так называемый прямой пьезоэлектрический эффект). Наоборот, при подводе к пластинке переменного электрического напряжения от генератора высокой частоты, пластинка сжимается и растягивается соответственно колебаниям приложенного напряжения, т. е. она начинает излучать ультразвуковые волны (обратный пьезоэлектрический эффект). [c.362]

ВЫСОКОЙ частоты пластинки начинают одновременно колебаться, сокращаясь и удлиняясь в одном и том же направлении. [c.159]

Из рис. 100 видно, ЧТО стоячие волны возникают в том случае, когда на толщине пластинки укладывается нечётное ЧИСЛО полуволн. При толщине пластинки /, равной одной длине волны, т. е. двум полуволнам, колебания её невозможны, так как с обеих сторон пластинки был бы один знак электрического заряда. На основной частоте пластинка будет колебаться в том случае, когда толщина её равна на второй гармонике колебания возникнут при толщине пластинки [c.166]

Скорость упругих волн ) в кварце вдоль оси X равна 5400 м/сек, поэтому собственная частота пластинки (основная, или первая, гармоника) будет определяться формулой [c.166]

По своим упругим свойствам керамика титаната бария ближе всего подходит к кварцу. При продольных колебаниях в направлении, перпендикулярном к направлению поляризации, собственная частота пластинки, имеющей толщину / (основная, или первая, гармоника), определяется формулой [c.177]

Из рис. 103 видно, что стоячие волны возникают в том случае, когда на толщине пластинки укладывается нечетное число полуволн. При толщине пластинки /, равной одной длине волны, т. е. двум полуволнам, колебания ее невозможны, так как с обеих сторон пластинки был бы один знак электрического заряда. На основной частоте пластинка [c.168]

Пусть в качестве пьезопреобразователя используется пластинка из материала, обладающего плотностью рп, модулем упругости Еп, скоростью распространения упругих колебаний в нем Сп с пьезоэлектрической константой при колебаниях по толщине 1нн- Если резонансная частота пластинки равна / и на этой частоте пластинка возбуждается переменным напряжением, амплитуда которого равна и, то в режиме непрерывных колебаний в иммерсионную среду с удельным волновым сопротивлением, равным рж ж, будет излучаться мощность, величина которой выразится формулой [c.173]

Опытное определение частот свободных колебаний пластинки основано на явлении резонанса, отмечаемого резким возрастанием амплитуды. С этой целью к пластинке прикладывают периодическую возмущающую силу, постепенно увеличивают частоту ее колебаний и наблюдают за изменением амплитуды колебаний пластинки. Частота колебаний возмущающей силы в момент первого резкого увеличения амплитуды (состояние резонанса) совпадает с основной (первой) частотой свободных колебаний пластинки. Продолжающееся увеличение частоты возмущающей силы вызывает сначала уменьшение амплитуды, а затем ее вторичное резкое увеличение. В этот момент частота силы совпадает со второй главной частотой пластинки. Дальнейшее увеличение частоты возмущающей силы дает при каждом скачке амплитуды последовательные значения главных частот. [c.118]

Разница будет заключаться только в значении вместо значения для основной частоты пластинки, даваемого выраже- [c.236]

С использованием метода компенсирующих нагрузок была исследована эффективность гашения колебаний квадратной жестко защемленной пластинки в зависимости от коэффициента у неупругого сопротивления пластинки и радиуса Г круглой площадки, по которой передаются реакция гасителя, сила инерции присоединенной массы (0,1 от массы пластинки) неуравновешенной машины и внешняя гармоническая сила с частотой, близкой к низшей собственной частоте пластинки. Минимизировалась амплитуда А перемещения в центре пластинки при амплитуде внешней силы, пропорциональной. На рис. 12.15 сплошные линии соответствуют случаю Л1 = 0,01а, штриховые — г = 0,15а, штрихпунктирные — эквивалентной системе с одной степенью свободы (а —сторона пластинки, V —отношение массы гасителя к приведенной массе пластинки). Хотя здесь вклад высших форм колебаний не был заметным, следует иметь в виду, что при несимметричном расположении гасителя и с увеличением частоты воздействия влияние высших форм может оказаться существенным. [c.165]

Далее [рассматриваются различные виды электрических импульсов и изучается поведение при этом пьезоэлектрической пластины. Сначала принимается цуг переменного напряжения шз 10 колебаний, соответствующих собственной частоте пласти-яы рис, 7.12, а. В начале и конце он внезапно обрывается. [c.158]

Последнее уравнение есть уравнение частот пластинки. Из этого уравнения следует, что [c.355]

Теоретически не необходимо, чтобы пластинка возбуждалась обязательно на резонансной частоте. Подавая достаточно большое напряжение, можно заставить колебаться пластинку и не на резонансной частоте в этом случае амплитуда колебаний пластинки будет, разумеется, меньше, чем амплитуда колебаний при резонансе поэтому обычно стараются возбуждать пластинки на их собственной частоте. В ряде случаев все-таки приходится возбуждать пластинки на частоте, отличной от ее основной собственной частоты. К таким случаям относится, например, работа толстой пластинки на гармониках или использование высокочастотной пластинки для излучения более низких частот. В последнем случае существенна возможность получения излучения в сравнительно широкой полосе частот в области ниже собственной частоты пластинки, что имеет значение при исследовании резонансных свойств самой среды. [c.62]

Если собственная частота пластинки при повышении температуры увеличивается, температурный коэфициент положителен если она понижается, то он отрицателен. Большинство пластинок Х-среза имеет отрицательный температурный коэфициент, величина которого лежит в пределах 15—25 10 град. , для пластинок 7-среза температурный коэфициент меняется в более широких пределах от —20-10 град, до -f-100-10 град. . Найдены другие типы срезов — с меньшим значением температурного коэфициента они применяются для стабилизации частот однако эти срезы не нашли себе широкого применения в ультразвуковой технике, поскольку пластинки с такими срезами мало эффективны при использовании их в качестве электромеханических преобразователей. [c.64]

Волны сдвига. Пластинка У-среза. Для пластинок, предназначенных для получения волн сдвига, теоретическая и экспериментальная формулы достаточно хорошо совпадают, поскольку наибольшее влияние на сдвиговые колебания в направлении у оказывают изменения размеров пластинки по толщине. Формула для собственной частоты пластинки У-среза имеет вид [c.68]

Таким образом, для данной частоты пластинка из турмалина иг 35% толще, чем пластинка из кварца. Длина волны электриче ских колебаний (в м), возбуждающих резонанс пластинки тол щины ( (в мм) будет равна [c.69]

Демпфирование можно осуществить, если на свободную поверхность кристаллической пластинки положить некоторую массу. Такая система [2] показана на фиг. 45. В качестве груза, оказывающего давление на пластинку, применяется вещество, сильно поглощающее ультразвук этим достигается увеличение затухания и расширение полосы пропускания частот пластинкой. Такой способ демпфирования приводит к уменьшению амплитуды колебаний пластинки, т. е. прн излучении теряется мощность, а при-приеме — чувствительность. Величина демпфирования определяется эксперименталь-г ным путем, [c.88]

Итак, введение селективного поглощения позволяет в принщ1пе повысить эффективность параметрического усиления звука заметим, что в недиспергирующей среде коэффищ1ент параметрического усиления субгармоники даже при идеальном синхронизме не может существенно превьпиать единицу [Гольдберг, 1972 Руденко, Солуян, 1975]. Технически такую селекцию можно осуществить в плоском резонаторе, одна из стенок которого представляет собой пластинку конечной толщины, причем акустический импеданс пластинки сильно отличается от импеданса окружающей среды. При нормальном падении волны на резонансных частотах пластинка не отражает ее, а пропускает полностью. Это обстоятельство и можно использовать для устранения перекачки энергии в ненужные гармоники [Зарембо и др., 1980]. Использовав такую пластинку в качестве границы плоского резонатора (акустического интерферометра) и возбудив его на частоте = ясо/ г/,, мы получаем, что на т-й и высших гармониках частоты со добротность резонатора Q мала (он открыт), тогда как на основной частоте и ее гармониках с номерами меньше т значение Q может быть велико, причем отражение по скорости происходит в противофазе, т.е. пластинка эквивалентна твердой стенке, и спектр частот такого резонатора остается эквидистантным. [c.150]

Величина = /[/ - (УС/со — шщУ], определяющая амп 1И1 ду рлебательной скорости при заданной a mлитyдe вынуждающей силы, может быть названа механическим импедансом С помощью эквивалентных параметров г, К и ее можно привести к акустическому импедансу пластинки (слоя) Z , с которым мы имели дело раньше На резонансной частоте пластинки [c.194]

Исследования колебаний пластинок и оболочек имеют длительную историю. Определение собственных частот пластинки, например, можно отнести к классическим задачам математической физики то же можно сказать и по поводу колебаний сферической оболочки, хотя последние являются предметом многочисленных исследований и в настоящее время (П. Е. Товстик, 1965),— классические задачи не обязательно просты. [c.248]

На базе асимптотического метода В. В. Болотиным (1963, 1966) изучены плотности собственных частот пластинок и пологих оболочек им показано суш ествование точек сгущения спектра изгибных колебаний, причем у оболочек неотрицательной кривизны имеется одна такая точка, а у оболочек отрицательной кривизны — две. Точки сгущения спектра собственных колебаний находятся при частотах СО1 = с Яа и а = = 1 с Щ I (при последней только в случае оболочек отрицательной кривизны) в этих выражениях с — скорость распространения волн сжатия растяжения в оболочке координатная сетка на срединной поверхности установлена так, что -йа I < I 1> причем Др — главные радиусы кривизны. Эмпирические данные, извлеченные из анализа сферических и круговых цилиндрических оболочек, подтверждают теоретические результаты. Тем не менее любопытно, что при указанных частотах характеристические линии уравнений безмоментных изгибных колебаний являются кратными однако кратные характеристики появляются и у оболочек положительной кривизны при частотах 0)1 и 0)3 (у сферической оболочки эти значения совпадают). Вопрос о связи между этими явлениями еще ждет ответа. Отметим здесь, что впервые исследования об асимптотическом поведении собственных частот колебаний цилиндрических и пологих оболочек проводились С. А. Терсеновым (1955). [c.251]

Керамика титаната бария обладает и другим недостатком если на поляризованную керамическую пластинку наложить электростатическое поле в направлении, противоположном направлению П0ляризащ1и, и постепенно увеличивать это поле, пьезоэлектрические свойства керамики будут всё более и более ослабляться и, наконец, при некотором значении напряжённости поля вовсе исчезнут. Это значение напряжённости поля называется коэрцитивным. Керамический излучатель будет уставать ) под действием переменного электрического поля, амплитуда которого близка к величине напряжённости коэрцитивного поля. Для устранения этой усталости надо, кроме переменного поля, накладывать постоянное поляризующее поле в направлении предварительной поляризации. Если величина напряжённости такого подполяризующего поля равна амплитуде переменного поля, излучатель не будет уставать. Таким образом, можно извне улучшать электромеханические свойства керамики, однако иногда это не только неудобно, но и невозможно. Исследования показали, что на электромеханические свойства керамики можно сильно влиять изнутри , путём введения небольшого количества добавок ряда веществ в состав керамики. Введение 4—8 /о титаната свинца (РЬТ10д) повышает температурную стабильность резонансной частоты пластинки и намного увеличивает величину коэрцитивного поля. [c.178]

Как указывалось выше, основная трудность выделения гармоник состоит в том, что нужно избавиться от стоячих волн и отфильтровать основную частоту. Приемная пластинка, однако, непрозрачна для основной частоты, так как ее толщина (если собственная частота пластинки равна 2/) равна Х/4, где >. — длина основной волны. Поэтому основная волна частоты / будет отражаться от приемной пластинки и образовывать стоячие волны. Для уменьшения этого отражения можно закрыть поверхность приемной пластинки тонким резиновым кружочком (в миллиметр толщины) чувствительность приемника будет при этом достаточной. Можно также использовать для этой цели фильтр-пластинку, поставленную перед приемником. Этот фильтр представляет собой (для частоты 1,5 лгггц) латунную пластинку толщиной 0,5 мм. Если толщина пластинки [c.381]

В ультразвуковой дефектоскопии для получения ультразвуковых волн применяют главным образом обратный пьезоэлектрический эффект, который состоит в том, что пластинка, вырезанная определенным образом из некоторых кристаллов (например, кварца, метаниобата свинца, титаната бария и др.) под действием электрического поля деформируется. Если на металлические обкладки, между которыми помещена пластинка, подать переменное электрическое напряжение, то пластинка будет попеременно сжиматься и растягиваться, т. е. в ней возникнут механические колебания, которые передадутся окружающей ее среде и вызовут в этой среде ультразвуковую волну. Колебания пластинки наиболее интенсивные, если частота переменного напряжения совпадает с собственной частотой пластинки. В последние годы для получения ультразвуковых волн в ультразвуковой дефектоскопии начали также применять электромагнитоакустические преобразователи [68]. [c.157]

Сплошные линии на графике характеризуют зависимость собственных частот / пластинок и стержней, колеблющихся по толщине соответственно величинам I и ст- Пунктирные и штрихпунктирные линии дают зави-си.мость между длинами воли в воздухе Хвозд [c.96]

Однако необходимо иметь в виду, что в крзтлой пластинке из титаната бария, колеблющейся по толщине, излучаемая мощность при неизменной частоте изменяется с температурой, так как собственная частота пластинки увеличивается с ее нагревом. [c.101]

В связи с резонансными измерениями на высоких частотах необходимо упомянуть также иммерсионный метод. Амплитуда волны, отраженной от тонкой мало поглош,аюш,ей пластинки, Еъ (фиг. 97) сравнивается с амплитудой падающей волпы при этом частота изменяется вблизи резонансной частоты пластинки /г. Поскольку волновое сопротивление жидкости по обе стороны от пластинки одинаково, при резонансе амплитуда отраженной волны Еъ имеет резко выраженный минимум. Для мате-риалон, обладающих высокой добротностью, скорость звука можно найти с очень высокой точностью. Этот метод применялся также для измерений при очень высоких давлениях, как отмечается в п. 4 настоящего параграфа. [c.369]

При этом в околоскважинной зоне, в которой помещают источник упругих колебаний, возникают за счет импульсно-ударного или виброволнового воздействия в основном прямые эффекты. В удаленных же зонах пласта, где распространяются сформированные акустические волны, ввиду их незначительной энергетики достигаются инициированно-аномальные эффекты, которые в комплексе с прямыми обеспечивают эффективность воздействия. С целью уменьшения потерь энергии при прохождении упругих колебаний через обсадную колонну и ПЗП используют, как правило, импульсные источники колебаний с широким спектром частот. Пласт в этом случае, по мнению авторов [92], возбуждается на собственных частотах, как бы выбирая их из всего спектра. [c.39]

Тогда собственные частоты пластинки, шарпирно опертой по контуру, определяются формулой [c.248]

Мы приходим таким образом к урав. нению частот пластинки в форме леркина. Из этого уравнения можа найти п значений наименьшее которых даст приближенное знач первой частоты с избытком. [c.364]

Резонансные частоты колебаний пластинок по толщине, на которых их механический импеданс минимален, определяются условием кратности толщины целому нечетному числу полуволн h = (2я - 1)Х/2, п= 1, 2,.... Отсюда для низшей резонансной частоты/, обычно используемой для наиболее эффективного возбуждения и регистрации акустических колебаний, h = l2f , т.е. hfh = с 2 = Kff, является константой материала, равной половине скорости упругой волны в направлении толщины. Обычно величину Kf выражают в килогерцах, умноженных на миллиметр, и для определения резонансной частоты пластинки с известной толщиной достаточно частотную постоянную разделить на значение толщины в миллиметрах. Для колебаний стержневых преобразователей значение частотной постоянной Kfi будет меньшим (стержневая скорость звука меньше, чем у тела с поперечными размерами, существенно превышающими длину волны). [c.93]

Сплошные линии характеризуют зависимость собственных частот пластинок, колеблющихся по толщине, и стержней, колеблющихся по длине, соответственно от толщины с1 и длины I. Пунктирные и штрихпунктирные линии дают зависимость между длинами волн в воздухе н в воде Дрод и частотой. При пользовании кривыми, помеченными звездочками, значения, отложенные по оси абсцисс, нужно умножать на 0,1. Для значений й и /, меньших 0,1 (или 0,01) сж, величины, отложенные по оси абсцисс, нужно умножать на 10- (или соответственно на 10- ) а величины, отложенные по оси ординат,—на 10 (или соответственно на 100). Для с/ и /, больших 1 (или 10) см, абсциссы умножаются на 10 (или на 100), а ординаты делятся на 10 (или на 100) [c.76]

В круглой пластинке из титаната бария, колеблющейся по толщине, излучаемая мощность при неизменной частоте меняется с температурой, ибо собственная частота пластинки растет с ее нагревом. Хютер [4772] недавно показал, что для таких вибраторов из титаната бария существует частота, на которой излучаемая мощность при температурах 7—51 °С не зависит от температуры. Объяснение этого явления пока отсутствует. [c.118]

Ультразвуковые частоты, которые можно получать при помощи кварцевых пластинок, лежат в диапазоне от нескольких сот килогерц до 15 мггц (при работе на основных резонансных частотах пластинок) работая на гармониках, можно получать еще более высокие частоты. [c.57]

Гармоники. Собственная частота пластинки обратно пропорциональна ее толщине чем тоньше пластинка, тем частота выше. Как уже упоминалось, при работе на частотах выше чем 10 — 15 мггц следует использовать более толстые пластинки и работать на их гармониках. При этом излучаемая ультразвуковая мощность значительно меньше, чем в случае работы на основной частоте пластинки. Однако, поскольку пластинка имеет большую толщину и вследствие этого обладает достаточной механической и электрической прочностью, на нее можно подать большое напряжение, и потери в излучаемой энергии будут частично компенсированы. Это существенно, когда необходимо получить мощные ультразвуковые колебания. Во многих случаях можно довольствоваться незначительными мощностями ультразвука (например, при испытании материалов), и тогда ограничение мощности при работе на гармониках не столь существенно. При работе на гармониках можно возбудить только нечетные гармоники, поскольку четные уничтожаются в самой пластинке [c.65]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...