Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия), страница 145

Подобные системы в УЗ-вом диапазоне частот применяются сравнительно редко, т. к. при излучении в газовую среду их мощность не превышает 1 — 2 Вт, а кпд очень ниаок. В жидкости 3. и. используют для излучения звука низких частот, на к-рых применение резонансных иаэнитастрикяизнлих иреэбраэазагпелей и пьезоэлектрических преабразазателзл становится затруднительным. Для излучения значительной мощности на низких частотах требуется большая амплитуда смещений излучающей поверхности. Это относительно просто реализуется в Э. и. с помощью податливой подвески диафрагмьз.

Кпд Э. п. при работе в жидкости невысок и состанляет 5 — бэйз. Известны мощные импульсные 3, и., предназначенные для излучения в жидкость коротких илпульсэз акуспзаизски» и работающие по лринцлку ударного возбуждения (напр., путем пропусканин через виток подвижной системы разрядного тока от накопителя злектрич. знерглв). Э. и. с нолодвинхной катушкой иавестны под названием излучателей Сент-1(лера; они применяются для иелученин акустич. волн з газовые среды в диапазоне частот 8 — 75 кГц.

Для взлученил авука значительной интонсиености н среду с малым акустич. сопротивлением, какой являются газы, необходимо сообщить изэ|учазощгп позор»ности большую колебатольнузо скорость. При сравнительно лсботьшой возбуждаюпзой силе зто достигаетгн путем использования вибраторон с очень малыми механич. потерямн н соответственно с весьма высокой добротностью. В Э.

и. Сент- Клера вибраторами служат дюралюьшяиезые илн латунные цилиндры с добротностью 0 до 20 000 — 30 000, резонансная частота к-рых /з опреде- 1 ..»-Е ляетсн по ф-ле: /э — — 21 )/ — ', где р ги — длина цилиндра, Е и р — модуль !Олга н плотность материала цилиндра. Закрепляется цилиндр 1 в узлонол плоскости (рис. 1) с помощью Рне. 1. Схема алентреаннамнчеснога излучателя Сент-клера.

фланца 2 плк трех игл о острыми концами либо подвешивается в центре тяжести. Для предотвращения возникновения паразитных мод колебаний отношение бз')и должно быть равно 1Л78 (где б — диаметр цилиндра). Звуковая катушка 7 располагается на центральном керне б магнитной системы и представляет собой первичную обмотку трансформатора, имеющего вторичной обмоткой коротко- замкнутый виток в виде тонкостенного кольца 2, расположенного яа торце цилиндра н выточенного заодно с ним. Кольцо входит в воздушный зазор Ь' магнита 4.

При подаче возбуждающе- ЭЛБНТРОДННАМИЧХСКНК ПРМЕМНИКЫ го напряжения иа звуковую катушку в коротнозаикнутом витке индуцируетси больпюй ток, н-рый и взаимодействует с магнитным полем. При совпадении частоты тока с собственной частотой цилиндра-вибратора кольцо, втягиваясь и выталкиваясь из вазора, возбуждает в вибраторе продольные колебания.

Благодаря очень острой резонансной характеристике системы (полоса пропускания на частотах 17— 25 кГц обычно составляет 2 — 4 Гц) такие Э. и., как правило, работают в режиме самовозбуждения. Напряжение обратной снязи, получаемое с помощью еикостного или пьезоэлектрич. датчика колебаний 8, через предварительный усилитель и фазоиращатель подается на мощныи усил!стель, питающий звуковую катушку. Кпд и Э. и.

такого типа зависит в оснонном от магнитной индукции Во в зазоре, внутреннего трения в материале цилиндра и способа креплении вибратора. Так, при В, =- 10— 20 кГс т) —.- 7 — 3еь, а при В» —— =- 120 кГс и при () — 10 000 величина т) может достигать 30% . Уровень звукового давления достигает у Э. и. Сент-Клера 160 дБ, акустнч, мощность составляет 10 — 50 Вт. Если торцы цилиндра имеют сферич. форму, можно получить сфокусированное иалучение.

Преимущество излучателя Сент-Клера перед готострудиими иглучатгллми состоит в возможности получения высокой плотности энергии в диапазоне высоких звуковых и нивках УЗ-вых частот при малом уровне амплитуд гармонич. составляющих. Такие Э. и. используютси гл. Рпо. 2. схема електроаннвмичеекаго споспба возбуждения колебании в твердых телах. обр.

для прецизионных акустич. измерений в гавовых средах и для исследовательских целей. Э. и. применяются также длн возбуждения УЗ-вых колебаний в твер- дых телах, напр. для возбуждения крутильных резонансных колебании в стержнях нз иаоляциопных материалов, В этои случае (рнс. 2) антону, к к-рому подводится переменное злектрич.

напряжение, выполняется в виде проводящей обкладки, нанесенной на поверхность цилиндряч. стерясня 1 (стеклннпого, керамического), закрепленного посередине. При соадании магнитного поля в плоскости витка, напр. путем помещения стержня в аазор магнита 8 и пронускания череа виток переменного тока с частотой, совпадающей с собственной частотой крутильных колебаний стержня (и .—... (»и2)с) ')ггб~р (где длина стержня, Š— модуль сдвига, л =. 1, 3, 5,...), в стержне возникают крутильные колебания. Если магяитное поле направлено перпендикулярно плоскости сечения витка, в стержне возбуждаются продольные колебания.

Лиги, С 1 а 1 г Н. Ц'. а 1., »Нет. Эс1. 1пв1гшп.», 1941, т.12, та 5, р. 256 — 56; 0 в тге в и у., М 1 ап е М., елсивиса», 1954, т. 4, Ма й, р. 297 — 95; Бергман Л., Ультраввук и его применение в науке й техкике, пер. с ием., 2 ивд, М„ 1957; С ир о тю й М Г., »Технико-ийформви. бюлл. Особого конструкт. бюро электротериич. оборудования», 1959, Ьа 1, о. 29 — 59. Ю. Я. Борисов. ЭНЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИЕМНИКИ э в у к а — приемные»лектрооиустичесвиг преобрагователи, работа к-рых основана на явлении электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции, и проводящем контуре возникает электродвижущая сила Ер если поток Ф вектора магнитной индукции В, проходящий через него, меняется со 1 Сф временем, причем Е. =- — — †', где с Ф .-.—" ) Внг)В, и — норниль к поверхя ности, охватываемой контуром, площадь этой поверхности.

Н звуковом диапазоне частот Э. п. используются для измерения звукового давления в воздушной среде. В этих Э. п. изменеяие потока происходит при колебаниях проволочной катушки относительно постоянного неоднородного магнитного поля. Конструкция их прн этом практически не отличается от конструкции злектродинамич.

микрофонов, применяемых для прись!а речи и ыузыкн; звуковая катушка 8 связывается с колеблющейсн под действием электРОмехАнические и электроякустичяскик АнАлОГии 387 звуке диафрагмой 1 и поиещается н зазор магнитной цепи, создаваемой постоянным магнитом 6 (рис. 1), фланцами б и 5 и керном 7. Чувствительность Э. п.

в воздуха -1— в0 мВ/Па, динамич. диапазон — в пре- 4 Рнс. 1. Электролинамический приемник звука Нля возиушной зрелы; 1 — принимающая диук хиазрагиа; з — гобзрирозанный воротник; 3 — звуковая катушка; 4, 4 — Флянпы) е — постоянные магниты; 7 — керн. делах 13 †1 дБ, неравномерность частотной характеристики — 3 — 4 дБ. Достоинство Э. п. — малое внутреннее сопротивление, поэтому кабель мало влияет на их свойства, недостаток — восприимчивость к внешним полям) чувствительность к изменению темп-ры и влажности.

Э. и. применяются также для измерения амплитуды колебательной скорости на поверхности тнордых тел в ввуковом и УЗ-вом диапазоне частот. При этом иаменеяие магнитного потока достигается закреплением на колеблющемся теле натушки или магнита. Такой принцип конструкция используется, напр., для присна продольных или сдвиговых волн (рис.

2, а, б). Возможно также бесконтактное измерение колебаний поверхности ферромагнитных тол (или любых твердых тел с наклеенной ферромагнитной м е ффффф~ е з 1 ) Рис. Х. Схема електролинамичесиих приомникои продольных (о), б кркгильных (б) и позерхиостнмх (в) волн в тверлых телах: А — колеблющееся тело; и — катушка; С -- укрепленнмй нз теле маг- нит: я — зазор.

пленкой). В этом случае приемная катушка В имеет сердечник в виде постоянного магнита с зазором Я (рис. 2,в), магнитный поток в ней зависит от расстоянии до поверхности ййе ферромагнитного тела, меняющегося под дойствнем УЗ-вой волны. Для абсолютных измерений колебательной скорости о поверхности твердмх тел применяют Э. и. в виде полоски проводника длиной ( (изолированной от тела, если оно злектроироводно), поиещенной в однородное постоянное магнитное поле соответствующей для данного вида колебаний ориентации. При колебаниях полоски нормально к направлению магнитного поля, на концах полоски индуцируется переменная эдс =- оВС Э.

а. для твердых тел обладают малан чувствительностью п требуют применения электронных усилителей с большим козфф. усиления. Недостаток их — подверженность влиянию вне(пних электромагнитных полей. Лзыг Блинова Л. П., Колесников А. Е., Лаигано Л. Б., Акустические измеоеии», М, 1Э71. Л.

Н, Зарембо. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕэ И ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ АНАЛОГИИ вЂ” аналогии в законах движения (колебаний) иехаиич. колебательных систем н электрич. контуров. Основное достоинство Э. и э. а. — воз- Рис. 1. можность применения методов расчета и анализа элоктрич. колебательных систем при рассмотрении свойств механич. и анустич. систем, Э. и з.

а. основаны на сходстве дифференциальных ур-ний, описывающих состояние этих систем. Напр., ур-ния колебаний в последовательном и параллсльяом одиночных электрич. контурах (рис. 1,а) С вЂ”,", +В(+,' ~(бг=()(1), С е) + и + ..) ()б(=-1(1) ,дп П 1 аналогичны ур-пию колебаний механич. системы с одной степенью свободы (рис. 1,б) де 1 —,„+гио+ С ~" б(=Р(1) 388 эликтромкхдничкскик и элнктролкустичкскик Аналогии (обозначения см, в табл.).

Подобным же уравнением описываются колебания в акустическом резонаторе (рис. 1, в). При этом т, гм и См заменяются соответственно иа в ю г и Са (см. табл.). Па основании сопоставления сходных ур-иий составляется таблица соответствия элгктрич„ мехаппч. и акустич, аналогов, причем в зависимости от того, ур-ние последовательного или параллельного электрич.

контура выбрано для сопоставления, разяичают (-ю (прямую) и 2-ю (инверсную) системы аназогий. Прк рассмотрении Ззектрдческмс и мехээеческие зеадегм Адустечгскел эевечмем Млхавячлснде величины Элентри- чесмее величины 1-я ) 2-я с>лстэма ) системз 1-я системз Сл>лэ Р Скорость 1 Звуеееое дээдемме р Напр>одееие (эдс) П Объблшая скорость лл Ток >... Скорость Масса м Иядуктие- я >ать С Податле- эесть (гибкость) С Масса >д Азустдчл сказ масса е>,=-р))л ймность С Подэтлд" вость )сит>месть) С„ Акустическая яе- датливость С,=))срл Антмэдое седре- тивлеяяе л Седротмэ- Амтмеяая левее мехаяммехаяиче- ческая одвт ле- дроееддтерь г„ месть Ы „ Сопретиеллняе адустечссндх по- терь Я вЂ” плошадь, р — плотность среды, с— скорость эз) кя в среде, У вЂ” объем. акустических систем наибольшее распространение получала (-я система аналогий, Э. и в.