Волновые преобразователи

Пусть длина линии больше половины длины импульса и за время излучения и приема импульса не образуется отраженной волны у излучателя. В этом случае линию можно считать обладающей сопротивлением, равным волновому. Преобразователи, работающие на продольном эффекте, описываются ур- ниями (3.134) (см. параграф 3.11). Пусть напряжение холостого хода питающего источника U, внутреннее сопротивление а механическая нагрузка излучателя (волновое сопротивление линии) равна волновому сопротивлению пьезокристалла. Рассчитанная с помощью (3.1134) сила давления, создаваемая излучателем в начале линии, составит [c.185]

Типичная схема полу волнового преобразователя показана н [c.28]

Смешанные способы возбуждения возмущений. В тех случаях, когда требуется получить и сохранить возмущения малой амплитуды, используются электрические и электронные способы возбуждения. В этих способах для приведения в действие преобразователя, превращающего электрическую энергию возбуждающего тока в механическую энергию волны напряжений в теле, используется переменный ток, частота волн при этом лежит между 20 кГц и 50 мГц. С помощью соответствующих контуров можно получать или непрерывный ряд волн, или импульсы, состоящие из коротких серий волн высокой частоты, повторяющихся регулярно с низкой частотой. Для этого используются преобразователи, принцип действия которых основан на магнитострикционном или пьезоэлектрическом эффектах. Материалами для пьезоэлектрических преобразователей кроме кристаллов кварца служат искусственные ферроэлектрические кристаллы (в частности, титанат бария в виде поликристаллической керамики), имеющие по сравнению с естественными кристаллами большую чувствительность и меньшее сопротивление. Однако температура Кюри искусственных кристаллов сравнительно низка (при нагревании выше этой температуры пьезоэлектрические свойства пропадают). Материалами для магнитострикционных преобразователей служат ферромагнитные элементы и сплавы. Максимальные деформации в обоих случаях определяются механическими свойствами материала тела. Для возбуждения слабых импульсов напряжений используют искровой способ, предложенный Кауфманом и Ревером [52]. Преимущество этого способа состоит в том, что искра действует как точечный источник, тогда как пьезоэлектрический преобразователь, благодаря дифракции, дает сложную волновую картину. [c.17]

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]

Это условие позволяет оптимизировать общую схему акустического тракта (см. рис. 2.6) с учетом реальных геометрии изделия и ориентации дефекта, т. е. рассчитать оптимальные углы ввода и волновые размеры преобразователей. Максимального сигнала (наилучшей выявляемости) достигают при = 0 , = 0 = 0. Это условие выполняет ся, например, при прозвучивания плоского дефекта совмещенным преобразователем, ориентированным нормально к плоскости дефекта, или при прозвучивании вертикально ориентированного дефекта по схеме тандем. Наиболее полно условие (5.4) реализуется с помощью раздельных акустических систем, что подтверждается фактической выявляемостью реальных дефектов [6]. [c.214]

Волновые вибродвигатели, в которых используется тангенциальная составляющая скорости поверхностных точек упругих тел при генерировании в них волновых деформаций. Конструктивно волновые вибродвигатели оформляются несложно (рис. 6) в них используются либо несколько преобразователей со смещенной фазой колебаний, либо преобразователи с периодически меняющейся фазой. [c.116]

Фазовые пластинки (называемые также волновыми пластинками) и фазосдвигающие устройства выполняют роль преобразователей состояния поляризации. С помощью подходящей фазовой пластинки состояние поляризации светового пучка можно преобразовать в любое другое состояние поляризации. В формализме матриц Джонса предполагается, что отражение света от любой поверхности пластинки отсутствует и что свет полностью проходит через пластинку. Практически же любая пластинка всегда имеет конечный коэффициент отражения, несмотря на то что большинство фазовых пластинок имеют специальное покрытие, чтобы уменьшить потери на отражение от поверхностей. Френелевские отражения на поверхностях пластинки не только уменьшают интенсивность прошедшего излучения, но и влияют также на его тонкую спектральную структуру вследствие интерференции при многократном отражении (см. разд. 5.5). Опираясь на рис. 5.1, рассмотрим падающий пучок света, состояние поляризации которого описывается вектором Джонса [c.133]

Максимальная эффективность дифракции равна к /[к + (КЛв/2к) ] и при ХЛ0 > к становится малой. Это угловое отклонение Ав может быть связано либо с рассогласованием лазерного пучка, либо с возмущением акустического волнового фронта из-за конечного размера преобразователя. Последнее соотнощение можно использовать для описания углового спектра плоских волн преобразователя шириной L. Таким образом, измеряя мощность дифрагированного светового пучка в зависимости от Ав, можно получить распределение излучения преобразователя. [c.372]

На практике полоса модуляции Д/ ограничивается широкополосным преобразователем и допустимыми отклонениями угла Брэгга. Последнее связано с тем, что соответствующий угол падения света при резонансной брэгговской дифракции зависит от частоты звука Од Xf/2nv). Для того чтобы дефлектор имел полосу Д/, угол падения (угол между волновым вектором падающего светового пучка к и звуковым волновым фронтом) должен перекрывать диапазон порядка [c.412]

В некоторых случаях в схеме касательного синхронизма целесообразно фокусировать накачку [16, 166, 169, 170, 175, 177]. При этом угол фокусировки, конечно, должен быть не слишком велик, чтобы условие касательного синхронизма нарушалось для крайних лучей накачки не слишком сильно. Лучевой анализ позволяет и в этом случае оценить основные параметры преобразователя. Волновая расстройка как функция угла ф1г, под которым идет данный ИК-луч, дается формулой (рис. 2.4, а) [c.49]

Эта дополнительная волна уносит часть энергии и таким образом снижает КПД генератора в случае его использования как преобразователя волновых фронтов (сложного нерегулярного фронта накачки в регулярный фронт генерационной волны, выходящей через частично прозрачное зеркало) [13—15]. [c.134]

I — / (рис. 28) будут параллельно смещены один относительно другого на время, равное полупериоду или полутора периодам, в зависимости от номера фазы при одном и том же типе волны. Непараллельность годографов или их разрывы говорят о существовании нескольких типов волн в данной волновой картине или присутствии в исследуемом материале дефектов структуры. Методом фазовой корреляции пользуются для разделения типов волн на волновой картине. Точность этого способа измерения времени в значительной степени зависит от точности установки преобразователей, конструкции и способа закрепления пьезоэлемента, влияния контактов и опытности оператора в прослеживании данной фазы колебания в сложном волновом процессе. Точность определения способом фазовой корреляции можно рассчитать по формуле (33), как правило, она составляет 1—3%. Однако следует отметить, что процесс измерения времени носит длительный характер и использовать этот способ целесообразно только в некоторых случаях. [c.80]

В качестве примера приведем пьезоэлектрическую линию задержки из стержня плавленного кварца, а концах которого установлены преобразователи из пьезокварцевого кристалла. Пьезокварцевый преобразователь-излучатель — на одном торце стержня и такой же преобразователь-приемник — на другом. Излучатель, возбуждаемый электрическим сигналом, создает продольные механические волны в стержне, которые распространяются к приемнику, вызывая в нем электрический сигнал, подобный электрическому сигналу на входе излучателя, но запаздывающий на время пробега волн по стержню. Для возможно большей эффективности этого преобразования желательно сделать механические волновые сопротивления материала преобразователя и стержня — линии задержки близкими или одинаковыми. С этой целью стержень-линия задержки часто выполняется из того же кварца. [c.184]

Б ряде случаев это существенно. Так, например, если входное сопротивление нагрузки изменяется, то при возбуждении ее через изгибный волновод (достаточно большой волновой длины) изменение сопротивления на его входе оказывается меньше, чем на входе нагрузки. В результате величина необходимой подстройки преобразователя оказывается меньше, чем в случае возбуждения нагрузки без промежуточного звена — изгибного волновода. [c.248]

Так как волновое сопротивление изгибного волновода зависит от скорости распространения волны, то практические возможности выбора величины этого сопротивления больше, чем для волноводов продольных колебаний, у которых эта величина определяется только их материалом и площадью поперечного сечения. Выбором величины волнового сопротивления и длины изгибного волновода можно легко осуществить необходимую (из условий отбора мощности от преобразователя) трансформацию сопротивления нагрузки, связанной с концом волновода, в его начало. Существенной особенностью применения изгибных волноводов в сочетании с волноводами продольных колебаний является возможность построения разнообразных рациональных схем ультразвукового оборудования. При применении продольных колебаний обычное расположение основных узлов — это прямая линия преобразователь — волновод — излучатель — объект обработки. В ряде случаев такое расположение оказывается неудобным. Например, нельзя магнитострикционный преобразователь, помещенный в охлаждаемый водой бак, располагать над кристаллизатором с расплавленным металлом (если необходима ультразвуковая обработка расплава сверху, через его зеркало). Горизонтально расположенный изгибный волновод, возбуждаемый на одном своем конце продольными колебаниями, создаваемыми преобразователем, дает возможность расположить этот преобразователь рядом с кристаллизатором. Второй конец волновода ока- [c.248]

Прежде всего необходимо учесть механические потери в преобразователе. Тогда выражение для волнового числа записывается в комплексной форме [c.302]

Борьба с наводками обычно ведется аппаратными средствами экранирование, введение синхронизации работы аналого-цифровых преобразователей от источника наводок и др. Но наводки могут быть скомпенсированы адаптивными программными фильтрами (см. раздел 1.3). Такие фильтры эффективно подавляют не только наводки, но и довольно часто встречающиеся помехи, которые не являются ни детерминированными, ни чисто случайными процессами (т. е. в отличие от. шумов не имеют хаотического характера). Эти помехи описываются кусочно-постоянным образом детерминированными функциями (например, степенными или тригонометрическими полиномами) с неизвестными параметрами, значения которых подлежат оцениванию на базе текущей информации (так называемое волновое представление [10]). [c.19]

Анализ волнового уравнения для однородных стержней [41] приводит к следующему условию резонанса преобразователя [c.69]

В направлении вектора Умова наблюдаются максимальные амплитуды смещений частиц в волне, которые и регистрируют преобразователями (рис. 7.52). С учетом результатов работы [60] нами получено выражение, позволяющее определять значение угла Ак отклонения луча от волновой нормали [c.283]

Действие волновых преобразователей основано на использовании явлений, связанных с распространением электромагнитных волн (например, оптического диапазона) и волн в сплошных средах (акустические преобразователи). Наличие таких свойств, как сдвиг фазы волны при отражении от двил<ущейся поверхности колеблющегося тела, позволяет успешно применять их для измерения параметров вибрации (подробнее см гл. VI, разделы 5 и 6) [c.209]

Другой вариант волнового преобразователя с качающимся элементом -контурный плот Коккерелла. Его модель также в 1/10 величины испытьша-лась в том же, что и утка Солтера , году в проливе Солент вблизи г. Саутгемптона. Контурный плот - многозвенная система из шарнирно соединен- [c.121]

Принципиальная схема ультразвуковых методов исследования состоит в создании пульсирующего давления различных частот на одной стороне образца при помощи передающего преобразователя и регистрации модифицированных при прохождении через образец сигналов приемным датчиком на другой стороне образца. Результаты описанного в работе [10] исследования прохождения ультразвуковых сигналов через среду, состоящую из карбон-фенольной матрицы, армированной слоями высокомодульных волокон, отстоящих друг от друга на расстояние около 6 мм, показали четко выраженную зависимость фазовой скорости от частоты. Дисперсионные свойства бороэпоксидного композита были изучены в работе [72], где построена зависимость групповой скорости от частоты плоских продольных и поперечных волн, распространяющихся параллельно или перпендикулярно направлению волокон. В этой работе было установлено, что поперечные волны, распространяющиеся вдоль волокон, обладают ярко выраженной дисперсией, причем с ростом волнового числа групповая скорость увеличивается. [c.383]

В преобразователе пьезопластина излучает продольную волну, а при установке нормального преобразователя на поверхность любой среды в ней также будет распространяться продольная волна. В акустических преобразователях размеры пьезопластины существенно больше длины волны излучаемого ультразвука, поэтому волновое поле в среде имеет вид направленного расходящегося пучка (рис. 1.4). [c.23]

В этой главе покажем, каким образом оиисанные свойства бегущих волн на протяженных деформируемых телах могут быть использованы в различных инженерных устройствах — волновых мехапи шах-редукторах, шаговых механизмах, волновых электродвигателях, транспортных устройствах и т. п. Такое важнейшее свойство бегущих волн, как редуцирующее действие (волна движется по телу гораздо быстрее, чем движется само тело), используется при создании редукторов (замедлителей скорости движения звеньев механизмов), являющихся неотъемлемой частью любой машины. Свойство непрерывно бегущей волны дискретно (шагами) переносить частицы деформируемого тела используется при создании шаговых механизмов, преобразующих непрерывные движения ведущих звеньев механизмов в шаговые движения ведомых. Такие механизмы-преобразователи также широко используются практически во всех областях машиностроения и приборостроения — вращение поворотных столов станков, прессов, привод транспортеров и конвейеров, рабочих органов сельхозмашин, полиграфических и текстильных машин, привод движения киноленты, устройств ввода-вывода ЭВМ и др. И, наконец, в технических приложениях бегущей волны могут быть прямые заимствования способов использования волны живыми существами (садовая гусеница, дождевой червь, змея, улитка и др.) как транспортного средства. Идея волнового способа передвижения по опорной поверхпости в технике может быть использована либо в своем натуральном виде, т. е. путем создания бегущей волны на гибком продолговатом опорном теле (такие экспериментальные транспортные средства уже создаются), либо в гибридном виде, когда идея бегущей волны сочетается с идеей опорного колеса. Такое дополнение гениального изобретения нри- [c.122]

Рис. 6. Преобразователи волновых вибродвигателей поступател1>ного перемещения б — враща1ельного движения с дискретными преобразователями в — пьезокерамическое кольцо с разделенньши обкладками для привода магнитной ленты

Измерение давления в волновых течениях осуществляется с помощью манометрических преобразователей — датчиков чувствительный элемент которых реагирует на изменение основных термодинамических величин (давления, плотности и температуры) за фронтом ударной волны. Известны следующие преобразователи непрерывного действия пьезоэлектрические и пьезорезисторные датчики, датчики на основе эффектов ударной поляризации, ударного намагничивания, размагничивания и термоЭДС. Обзор экспериментальных и теоретических результатов по методам измерения давления в ударных волнах дан в [29, 30]. [c.274]

Задача Лэмба и задача о кинематическом возбуждении являются в определенном смысле предельными случаями по соотношению волновых сопротивлений возбудителя и среды в реально возникающих ситуациях о генерировании волнового поля. Однако получающаяся при этом вилка настолько широка, что целый ряд важных вопросов практического возбуждения волн в упругих телах на основе рассмотрения таких предельных случаев получает лишь качественное решение [201. Например, задача о возбуждении поля пьезоактивным преобразователем, волновое сопротивление которого [c.80]

Результат, полученный при теоретическом анализе свойств дисперсионных соотношений и связанный с наличием нормальных волн с противоположными знаками групповой и фазовой скоростей, оказался довольно необычным в теории волноводного распространения, содержание и основные понятия которой формировались на базе изучения относительно простых ситуаций в акустике и электродинамике. В связи с этим проведены эксперименты [16, 228], целью которых была проверка возможности возбуждения такого типа волн. Эксперименты проводились для цилиндров и призм из различных материалов, возбуждаемых с торца пьезоэлектрическими преобразователями. Подводимый сигнал представлял собой узкополосный гауссов импульс с различными несущими частотами. Вследствие дисперсии первоначальный импульс искажался и на выходе наблюдались импульсы, соответствующие нормальным распространяющимся модам, возкюжным при данной частоте. По времени задержки приходящих импульсов вычислялась групповая скорость соответствующих мод. О степени согласования теоретических и экспериментальных данных можно судить по рис. 47, взятому из работы [228]. На нем приведены вычисленные (сплошные линии) и замеренные (точки) данные о групповой скорости для пластины из плавленого кварца 20,32 X 1,77 х 0,0381 см. При расчетах принималось Сз = 3,8 X 10 м/с, V = 0,17. Степень согласования теоретических и экспериментальных данных очень высокая. Кроме того, приведенные в работе [228] осциллограммы наглядно свидетельствуют о возможности эффективного возбуждения обратных волн. Приведенные экспериментальные данные достаточно интересны также с точки зрения оценки возможности модели бесконечного упругого слоя при анализе волновых процессов в конечных телах. [c.142]

Интегральные принципы описания распространения электромагнитных волн широко применяются в теории оптических приборов [7, 8]. В линейной оптике основой такого описания является принцип Гюйгенса — Френеля, позволяющий с единой точки зрения построить геометрическую (см. Прилояуение 1) и дифракционную [7, 8] теории прибора. Имеющиеся в литературе расчеты нелинейно-оптических преобразователей основаны, как правило, на непосредственном решении укороченных волновых уравнений [1—6] с использованием различных упрощающих предположений [159—160]. Подход функций Грина, аналогичный подходу Гюйгенса — Френеля, может эффективно применяться в теории параметрического преобразования изображения из ИК-области в видимую [175—177, 219, 223, 224]. [c.54]

Здесь fejr == 2nfiir/ .ir — волновое число, — длина волны, — показатель преломления ИК-излучения г,г — радиус-вектор, характеризующий положение ИК-источника. Распределение поля накачки определяет тип преобразователя [14, 204]. Представим поле накачки в виде [c.56]

В простейшем случае симметричного преобразователя, когда li=k Wi = W2i Si — S% добротность излучения Шэссо/ 3h=Qo, как функция волнового размера hlb имеет вид [c.178]

Градуировка микрофона в антирезонансной трубе. Так же, как и в предыдущем случае, для градуировки пользуются одинаковыми обратимыми преобразователями Я , Я2 (например, телефонами), вставляемыми в концы трубы 6. Трубу (рис. 11.8,6) возбуждают на антирезонансных частотах (/а.р 0 (2п + + 1)/4/). В первом измерении преобразователь Пх служит излучателем, а Я2 — приемником звука. Регистрируют ЭДС (Уд развиваемую последним. Во втором измерении заменяют Я2 градуируемым микрофоном 3, записывают ЭДС развиваемую им. В третьем измерении заменяют излучатель Ях другим обратимым преобразователем Я2 и записывают ток /д в нем для того же значения ЭДС градуируемого микрофона. На основе теоремы взаимности имеем р5//д = как для антирезонанса волновое акустическое сопротивление трубы равно акустическому сопротивлению плоской волны в неограниченном пространстве, то Уд = р/рс, откуда зву-ковое давление получается равным р == V Уп пР /5, откуда имеем для чувствительности микрофона (по давлению) д = и 1р. Заметим, что в данном случае давление вследствие антирезонанса невелико и утеч1 а в щели между преобразователями и трубой не играет заметной роли. [c.292]

Метод этектроакустических аналогий основан иа том, что характеристики акустической колебателыюй системы можно сопоставить с определенными эквивалентными параметрами электрической колебательной цепи и для решения задач ультраакустнки использовать затем известные уравнения и результаты электродинамики [69, 70]. Такой метод значительно упрощает, например, анализ собственных и вынужденных акустических колебаний слоя (пластины) при условии излучения им ультразвука в прилегающую среду с конечным волновым сопротивлением. Поскольку же для излучения и приема ультразвука преимущественно используются электроакустические преобразователи, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в акустическую и наоборот (например, на основе прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта), то метод электроакустических аналогий вообще широко и плодотворно используется в ультраакустике для расчета таких преобразователей, и с ним поэтому стоит познакомиться. [c.183]

Интервал частот Дсо (или для циклических частот Дл ), в котором по определению энергия колебаний составляет половину энергии на резонансной частоте (т. е. на частоте (Оо), называют шириной резонансной кривой. Таким образом, добротность колебательной системы равна отношению ее собственной частоты к ширине энергетической резонансной кривой, откуда добротность (а вместе с нею и другие характеристики затухания) легко определяется экспериментально из частотной зависимости какойчшбудь акустической величины. Если измеряется интенсивность ультразвука (плотность энергии, мощность и т. д.), то добротность находится непосредственно из полученной кривой частотной зависимости. Если же измеряемой величиной является, например, амплитуда давления (колебательной скорост , смещения и т. д.), то для использования формулы (УИЬбб) полученную частотную зависимость данной величины нужно предварительно пересчитать на частотную зависимость квадрата этой величины. В свою очередь, добротность системы определяет ее избирательность по частоте, или полосу пропускания, т. е тот интервал частот, в котором энергия вынужденных колебаний составляет не менее 50% от энергии на резонансной частоте. Это означает, например, что пластинка с добротностью Q , используемая в качестве преобразователя, может излучать ультразвук с интенсивностью более 50% от максимальной в полосе частот Дл = Vo/Qд. Это означает также, что плоскопараллельный слой, на который падают плоские ультразвуковые волны, обладает коэффициентом пропускания ф более 0,5 от максимального в интервале частот vJQ . Поскольку добротность нагруженного слоя на основной частоте его колебаний определяется отношением волновых сопротивлений слоя и внешней среды рс/(р1С1), то для полосы пропускания слоя вблизи основной частоты это дает Av = [c.196]

Электрические контакты выполняют найкой легкоплавкими припоялш, особенно на пьезокерамических пластинах, во избежание потери поляризации. Для соединения преобразователя с электронным блоком прибора применяют максимально гибкий кабель (микрофонный или коаксильный) с волновым сопротивлением порядка 75 Ом. В случае кварцевого преобразователя применяют кабель с минимальной емкостью. Часто индуктивность резонансного контура генератора и усилителя размещают внутри искателя либо подключают к нему в виде сменных элементов. [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...