Майер В.В. - Простые опыты с ультразвуком, страница 9

Иа таком же каркасе, как и прежний (см. рнс. 24), намотайте новый высокочастотный трансформатор. Его первичная обмотка должна содержать две 49 Рис. 26. К возбуждению ультразвуковых иолеблииз ферритового внбрвтара нлниоз около 20 ии. 1- фврргповыв нибратар 2 обиота. «оабгтатанвв, 3-па аиагниннваюына внбрагор ваганты.

50 одинаковые и измотанные в одну сторону секции по 100 витков провода ПЭЛ 0,8 в каждой, а вторичная— 20 витков провода ПЭЛ 1,0. Вырежьте или подберите готовый (обломок) феррптовый стерженек диаметром 8 мм и длиной около 20 мм. Намотайте бескаркасную обмотку возбуждения, имеющую внутренний диаметр 9 мм и состоящую из 30 — 35 витков провода ПЭЛ 0,8. На стопу нз 3 — 5 кольцевых керамических магнитов (диаметром 35 мм и толщиной 7 мм) поместите вертикально ферритовый вибратор и наденьте на яего изготовленную обмотку. Нанесите на верхний торец вибратора каплю воды .(рнс. 26).

Включите генератор и выдвижением сердечника из каркаса высокочастотного трансформатора попытайтесь настроить прибор в резонанс с вибра- УУ тором. Если это удастся, вы заметите, как капля па торце вибратора начнет колебаться. Часто этн колебания вначале получаются совсем слабыми: лишь наблюдая поверхность капли в отраженном свете, можно обнаружить на ней своеобразные мелкие «моргцинки». Постепенно отматывайте витки обмотки возбуждения и, подстраивая генератор, добивайтесь более интенсивных колебаний вибратора.

В результате можно получить ультразвук настолько большой интенсивности, что капля на торпе вибратора сильно вспучнтся и с ее поверхности полетят брызги на высоту до 10 — 20 см. Под действием столь интенсивных колебаний ферритовый вибратор может быть разорван на части. Нам кажется, уже не следует много говорить о том, что, ставя опыты по получению ультразвука средней частоты, нужно следить, чтобы вода не попала в зазор между нижним торцом внбратора и магнитами.

Если это произойдет, нужно, выключив генератор, досуха вытереть вибратор, магниты, обмотку возбужде- НИЯ И ТОЛЫГО ПОТОМ ВНОВЬ ПОВТОРИТЬ ОПЫТ Подобрав оптимальное число витков обмотки возбуждения излучателя (для внбратора длиной !5— 20 мм оно колеблется в пределах 15 — 20 витков), из готовьте окончательную модель излучателя, пригодную для использования в опытах. Коггстругсцня и внешний внд такого излучателя представлены на рис. 27. Ферритовый вибратор закреплен посередине в отверстии диаметром 5 мм, просверленном в резиновом диске. Диаметр резинового диска 20 — 30 мм, а толщина аг ф,:„,-,,„тл ... Ри Ш. Конструкции магнвтострнкцнонного излучателя ультра- звука средней частоты Га) и его внешннй внд (бх 1 †стой излучателя, а — феррнтовый вибратор, Л вЂ резинов диск.

4 — текстолитовая шайба, а — естыре болта с гайками (двз нз низ одновременно являются клеммамиь б †обмот возбуждения. у, †магни„ иоллрнзуюжие вибратор. Линейка, нрикреиленизя к стойке вибратора, исооль- зуется дли измерения длины ультразвуковой волны в жидкости. его 2 — 3 мм. Этот диск с помощью вырезанной из тонкого текстолита шайбы и четырех болтов с гайками (два нз пих одновременно являются клеммами, к которым подключены концы обмотки возбуждения) крепится к стойке излучателя. Стойку лучше всего изготовить из винипласта или оргстекла, причем так, чтобы можно было поднимать и опускать ее верхнюю часть вместе с закрепленным на ней вибратором.

Подмагничивание внбратора осуществляется стопой из 3 — 5 кольцевых керамических магнитов, верхний из которых касается нижнего торца вибратора. Обмотка возбуждения излучателя не должна соприкасаться с вибратором. Изготовленный ванн излучательультразвука средней частоты в дальнейшем рекомендуется использо- ог1 вать для постановки сравнительно небольшого числа опытов. Поэтому ниже, говоря просто о магнитострикционном излучателе, мы будем иметь в виду ранее огисаниый низкочастотный излучатель с ферритовым вибратором длиной 100 — 160 мм.

Везде, где в опытах используются излучатели, дающие ультразвук частотой выше 50 кГц, это специально оговорено. В заключение — несколько советов. Если вам не удается возбудить ферритовый вибратор длиной около 20 мм, а генератор работает, то нужно подобрать диапазон частот, несколько изменяя емкость контурного конденсатора. С этой целью при наладке в качестве контурного момсно использовать школьный демонстрационный конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, подключив при необходимости параллельно ему подходящий конденсатор постоянной емкости.

Приведенная схема лампового генератора совершенно надежна и многократно проверена на практике. Поэтому, если что-то не получается, нужно просто очень внимательно сопоставить то, что вы делаете, с описанием и найти возможную ошибку. Наконец, психологическое замечание. Описанные генераторы с успехом собирали (правда, под руководством старших) учащиеся седьмых-восьмых классов, впервые взявшие в руки паяльник. Так яеужели вы не сможете этого сделать? Задание 17. Выясните, можно ли вибратор излучателя, рассчитанного на получение ультразвука средней частоты, поляризовать электрическим током, проходящим по его обмотке возбуждения. Задание 18.

Изготовьте электромагнит для подмагничивання вибратора магнитострикционного излучателя, дающего ультразвук средней частоты. МАТНИТОСТРИКЦИОННЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКА ВЫКОКОЙ ЧАСТОТЫ Работа с магнитострикционными излучателями высокой частоты гораздо сложнее, чем с низкочастотными излучателями. Объясняется это тем, что не все ферритовые стержни, выпускаемые промышлен- чч постыл, одинаково успешно можно использовать в высокочастотных излучателях ультразвука. Для получения достаточно хорошего излучателя придется подобрать или изготовить оптимальный ферритовый вибратор.

Поэтому работу по изготовлению высокочастотных излучателей и постановку опытов с ними мы рекомендуем начать после того, как вы полностью освоите низкочастотный ультразвуковой излучатель, А тд Рнс. йа. Принниниадьнав сиена влектронного генератора, обес- печивающего получение ультразвука высокой частоты. Радиодетазис ладны,)П и Л2 типа 6ПЗС; резисторы: Л)=НЗ (ЗЗ иеи); иои- ДспеатОРЫ: С!=С2 (620 ПФ, ИОЫИО ПОДОбРатЬ П ПРЕДЕЛаи 2(0-!000 пф), Сз (10 — мО до), С( (0,06 Е). Однако было бы ошибкой и преувеличивать трудности этой работы: мы убеждены, что учащиеся старших классов в состоянии изготовить описанные ниже приборы. Принципиальная схема электронного генератора высокой частоты изображена на рис.

28. Она вполне аналогична схеме генератора, представленной на рис. 22, и поэтому принцип действия прибора не нуждается в особых пояснениях. Колебательный контур генератора образован непосредственно обмоткой возбуждения магнитострикционного излучателя МСИ и конденсатором переменной емкости СЗ. С помощью этого конденсатора производится настройка генератора на резонансную частоту излучателя. Высокочастотный дроссель Др( и блокировочный конденсатор С4 выполняют роль оз фильтра, предохраняющего источник питания от прохождения по нему тока высокой частоты. Наличие фильтра повышает полезную мощность генератора, выделяющуюся на излучателе. Напряжение питания генератора может достигать 600 В.

При резонансе на колебательном контуре развивается значительно большее напряжение. Поэтому контурный конденсатор переменной емкости должен быть рассчитан на рабочее напряжение не ниже нескольких тысяч вольт. В качестве такого конденсатора при первоначальных опытах можно исгюльзовать школьный демонстрационный конденсатор переменной емкости. Однако лучше изготовить его из выпускаемого промышленностью для радиоприемников конденсатора переменной емкости. С этой целью нужно выпаять статоры обеих секций конденсатора, удалить в них и в роторах пластины через одну и затем вновь собрать конденсатор так, чтобы расстояние между его пластинами составляло 1,5 — 2 мм.

Обе секции собранного конденсатора следует соединить между собой параллельно. Нередко, впрочем, удается подобрать и готовый конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, расстояние между пластинами которого колеблется в пределах 1 — 2 мм (такие конденсаторы лет 20 назад широко использовались в радиоприемниках). Высокочастотный дроссель Др! генератора долзкен содержать 6 — !О секций по 300 — 400 витков провода ПЭЛ 0,25 в каждой, намотанных внавал на плоском каркасе (рис. 29) из виннпласта или текстолита толщиной 4 — 6 мм.

Конструкция генератора может быть произвольной, но она обязательно должна удовлетворять требованиям техники безопасности. Генератор лучше всего собрать на панели из гетинакса илн текстолита. Особое внимание следует обратить на крепление четырех гнезд питания генератора и трех гнезд для подключения к прибору магнитострикционных излучателеа. Небольшое отступление. В научных работах не принято писать, как автор получил тот нли иной результат, Поэтому, когда читаешь научную статью, невольно возникает ощущение, что рукой 54 автора водило Провидение и, если оно не будет водить твоей рукой, ты ннкогда не сможешь сделать ничего подобного. Цель же научно-популярной книги — даже не столько возбудить интерес к предмету, сколько заставить читателя поверить в собственные силы.