Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
щпе вибратор магниты. Выводы а, б, а обмотки возбуждения подключаются к
соответствующим гнездам генератора, схема которого приведена и а рис. 28.
ультразвук как будто стал интенсивнее. Мы вновь проверили это наблюдение,
теперь уже специально разместив обмотку возбуждения перпендикулярно к
плоскости излучателя: появились мощные ультразвуковые колебания! Впереди
был еще целый год работы, но в принципе этим "случайным" наблюдением
проблема была решена.
Отличительная особенность всех описанных ниже высокочастотных излучателей
ультразвука заключается в том, что в них используются колебания
вибраторов, происходящие в направлении, перпендикулярном к направлению
изменения напряженности возбуждающего эти колебания переменного
магнитного поля. В низкочастотных же излучателях вибраторы совершают
ультразвуковые колебания в направлении, совпадающем с направлением
переменного магнитного поля. Допустить возможность такого отличия
высокочастотных излучателей от низкочастотных в принципе не трудно.
Однако поверить в его необходимость после того, как сформировался
определенный стереотип в работе с низкочастотными излучателями, почти
невозможно. Необходимо было либо случайное наблюдение, либо опыт,
поставленный по принципу: "а что получится, если наугад из-
менить условия?", чтобы от низкочастотных излучателей перейти к
высокочастотным.
Магнитострикционный излучатель для получения ультразвука частотой порядка
1 МГц состоит из ферритового вибратора 1, обмотки возбуждения 2 и
подмагничивающих вибратор магнитов 3 (рис. 31).
Вибратором служит плоский ферритовый стержень марки М400НН размером 3 X
20 X 100 мм3. Вибратор совершает колебания по своей толщине, и при
возбуждении на основной собственной частоте между излучающими плоскостями
вибратора укладывается половина длины волны (3 мм) ультразвука в феррите.
Расчет и измерения показывают, что частота ультразвука в этом случае
заключена в пределах 0,9-
1,2 МГц (не все ферритовые стержни одной марки обладают одинаковыми
свойствами). Вибратор в каркасе обмотки возбуждения расположен совершенно
свободно (никак не закреплен).
58
Обмотка возбуждения излучателя содержит две секции по 23-27 витков в
каждой, намотанные проводом ПЭЛ 0,8-1,0 на плоском каркасе, конструкция и
размеры которого показаны на рис. 32. Секции намотаны в одну сторону и
разделены тонкой текстолитовой перегородкой.
Для подмагничивания вибратора использована стопа из 3-6 кольцевых
керамических магнитов диаметром 35 мм и толщиной 7 мм. Магниты должны
касаться вибратора и могут располагаться относительно него, вообще
говоря, как угодно. Необходимо иметь в виду, что увеличение напряженности
подмаг-ничивающего вибратор постоянного магнитного поля
Рис. 31. Схема несимметрич- Рис. 32. Чертеж каркаса общего
магнитострикционного мотки возбуждения,
излучателя для получения ультразвука частотой 1 МГц.
приводит к уменьшению индуктивности' обмотки возбуждения. А поскольку
обмотка возбуждения одновременно является контурной катушкой генератора
(см. рис. 28), это уменьшение индуктивности при настройке в резонанс
должно быть компенсировано соответствующим увеличением емкости контурного
конденсатора. Общий вид подготовленного к работе магнитострикционного
излучателя изображен на рис. 33.
Для проверки излучателя следует, протерев вибратор спиртом (он должен
быть совершенно чистым и сухим), ввести его внутрь каркаса обмотки
возбуждения и привести поляризующие вибратор магниты в соприкосновение с
его торцом или нижней излучающей плоскостью. На выступающую из каркаса
обмотки возбуждения часть верхней излучающей плоскости нанесите каплю
трансформаторного или подсолнечного масла. Подключите обмотку возбуждения
59
излучателя к генератору и конденсатором переменной емкости настройте
генератор в резонанс с вибратором. При этом о нормальной работе
излучателя свидетельствует характерное "вспучивание" масла на поверхности
вибратора. Изготовив и проверив излучатель, отберите такие ферритовые
стержни, которые дают ультразвук максимальной интенсивности.
Рис. 33. Внешний вид несимметричного мапштострнкционного излучателя на
частоту 1 МГц.
Выводы а обмотки возбуждения выполнены светлыми проводниками, вывод б-
темным. Скручивать выводы между собой нежелательно.
В дальнейшем для определенности мы будем считать основную резонансную
частоту ферритового вибратора толщиной 3 мм равной 1 МГц.
Магнитострикционные излучатели для получения ультразвука частотой до 15
МГц. Для получения ультразвука частотой выше 1 МГц необходимо собирать
излучатели по симметричной схеме, изображенной на рис. 34: ферритовый
вибратор 1 излучателя помещен внутрь двух раздельных секций обмотки
возбуждения 2 и подмагни-чивается с торцов кольцевыми керамическими
магнитами 3.
Вибраторы излучателей, если их возбуждать на основной собственной
частоте, должны иметь толщину, меньшую 3 мм. Такие вибраторы можно
изготовить из стандартного ферритового стержня. Мы реко*
