Майер В.В. - Простые опыты с ультразвуком (1040531), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Входные н выходные клеммы прибора укрепите на стойках из изоляционного материала, расположенных по краям панели. Спаяйте электронную схему генератора. Рис. то. Эксиериментлльнан модель ультразвукового генератора нивкой частоты на транзисторах. а-генератор вместе е нллучлтелем н выпрямителем; И вЂ” ма~мети генератора не открытое панели.
Подключите экспериментальную модель прибора к выпрямителю, а к выходу генератора подсоедините излучатель. На столе у вас получился «разбросанный в разные стороны» генератор. Внимательно посмотрите, не замыкаются ли где-либо проводники, и 32 только после этого включите питание. Теперь произведите налаживание генератора в соответствии с приведенным выше описанием, Если вы добились правильной работы генератора, приступите к изготовлению окончательных высокочастотного и вгяходного трансформаторов.
Отпаяв нз схемы трансформаторы на стеклянных трубках, впаяйте новые и вновь наладьте генератор. С получившимся прибором (рис. 15) умре можно ставить опыты, однако лучше все же собрать его в корпусе так, чтобы были соблюдены требования техники без. опасности. Задпние б. Используя никелевую полоску в каче. стве вибратора магнитострнкционного излучателя, отградунруйте по частоте самодельный ультразвуковой генератор. Вполне может случиться так, что на первых попае вгз не сумеете подобрать постоянных керамических магнитов для полярнзации вибратора магнитострикцнонного излучателя. В этом случае подмагничивание вибратора следует осуществить постоянным электрическим током, проходящим — вместе с переменным от генератора — по обмотке возбухсдения излучателя.
Принципиальная схема приставки для подмагничнвания вибратора приведена на рис. 16. Конденсатор С1 предохраняет выходную цепь генератора от прохождения по ней постоянного тока, а высокочастотный дроссель Др1 (содержащий 200 витков провода ПЭЛ 0,51, намотанных внавал на ферритовый стерженек диаметром 8 мм и длиной 40 — 50 мм) препятствует прохогкдению тока высокой частоты по источнику питания. Для получения от излучателя ультразвуковых колебаний максимальной интенсивности необходимо экспериментально подобрать оптимальную величину тока подмагничивання. Чтобы вам было легче сделать это, укажем, что для ферритового внбратора, основная резонансная частота которого составляет 2 В, 8.
Меаке 33 около 20 кГц, ток подмагничнвания должен быть примерно равен 1 А. Регулировку тока подмагничивання следует производить изменением сопротивления проволочного резистора 121. Приставка для подмагннчивания питается постоянным током от того же выпрямителя, что и генератор (в конструкции ультразвукового генератора предусмотрены специальные гнезда, на которые выведено постоянное напряжение от выпрямителя). Вместо фабричного переменного резистора И можно самостоятельно изготовить постоянный. Возьмите кусок нихромового провода диаметром озсоло Рис 16. Принесипиальиая схема приставки для подмагаичиаааня вибратора электрическим током, проходящим по обмотке воз- буждепия излучателя.
конденсатор С1=0,! — 0,2 мсср, аерсмсннмй реенстор а!= — 20 Ом 0,6 мм и длиной 0,5 и и, подсоединив его в цепь вместо резистора Й1, начинайте постепенно уменьшать его длину, добиваясь максимальной амплитуды колебаний ферритового внбратора при резонансе. Подобрав оптимальную длину провода, намотайте его на высокоомный резистор мощностью 2 Вт, используя его в качестве каркаса, и впаяйте получившийся постоянный резистор в приставку для подмагничивания. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПРИСТАВКА К ШКОЛЬНОМУ УСИЛИТЕЛЮ Если не удалось достать мощный транзистор для ультразвукового генератора, можно на весьма доступном маломощном транзисторе собрать простую приставку, превращающую школьный усилитель низкой частоты типа УНЧ-3 в ультразвуковой генератор. Принципиальная схема установки для получения ультразвука частотой около 20 кГц изображена на рис. 17.
На резисторе 1г1, диоде В1 н конденсаторе С! собран выпрямитель с фильтром. В исходном состоянии прн подаче напряжения питания транзистор Т1, работающий в лавинном режиме, заперт. От выйрямителя через резисторы !(2 и ЙЗ заряжается конденсатор С2. Когда напряжение на нем станет равно напрял(ению включения транзистора, конденсатор разряжается через резистор йб и переход эмиттер — коллектор транзистора.
Напряжение на конденсаторе уменьшается до напряжения запнрання транзистора, и далее процесс повторяется вновь. Прн этом на конденсаторе появляется переменное пилообразное напряжение, частоту которого в определенных о*4) 7))Сл л ~л м~лл 1:~! рис.
(т. Принципивльпвн схема ультрззвуковод приставки к школьному усилителкк мадкедеталке транзнетор 11 тапа П401, даад О) тнпа Д7Ж; резнетеры; я) (2,9 кОло, ян (11 коы), Йз (470 ком), й4 (2,2 ком), яз (з(0 Ом); канденеа- тары: С) (10,0 мкФХ400 В), С2 (2400 нФ), СЗ (2000 пФ), С4 (0,1 азкФ). пределах можно регулировать переменным резистором ЮЗ.
Через разделительный конденсатор СЗ пилообразное напряжение поступает на вход Л школьного усилителя типа УНЧ-3. К выходу Гр усилителя подключен магнитострикцнонный излучатель МСИ. Для лучшего согласования излучателя с выходом усилителя (т. е. для повышения интенсивности ультразвуковых колебаний вибратора) обмотку возбуждения можно зашуитировать конденсатором С4. Ультразвуковую приставку можно смонтировать на П-образной панели нз виннпласта размерам 30Х Х70р(',100 ммз. Поскольку питание приставки осуществляется от сети переменного тока, монтаж прибора должен быть защищен крышкой из изоляционного материала. Порядок работы с приставкой достаточно прост.
Соберите по приведенной выше схеме установку и подайте питание на приставку и усилитель. Далее, оа 35 переменным резистором изменяйте частоту колебаний, настраивая приставку в резонанс с вибратором магнитострикционного излучателя. Г1ри этом, если на торце вибратора находится лезвие„должно наблюдаться его дребезжание. Недостатком описанной приставки является зависимость частоты вырабатываемых ею пилообразных колебаний от напряягення сети. Задание б.
Попробуйте для получения ультразвука использовать приставку и усилитель старого электропронгрывателя. ивскопько опытов с млгиитосгэикциокиым изпучлтелем Начинать работу с изготовленными вами приборами нужно с простейших опытов, которые позволят уяснить себе особенности этих приборов и приобрести элементарные навыки обращения с ними. Несколько таких опытов описано ниже. Магннтострикционный излучатель с феррятовым вибратором длиной 160 мм поставьте вертикально на стол н подключите его обмотку возбуждения к выходу ультразвукового генератора. Вибратор излучателя должен Сыть расположен в каркасе обмотки возбуждения совершенно свободно так, чтобы его нижний торец находился на поверхности стола. Над вибратором в лапке штатива закрепите стеклянную трубку внутренним диаметром 5 — 6 мм и длиной примерно 30 см; нижний конец трубки должен находиться на расстоянии 0,5 — 1 мм от торпа вибратора.
В трубку на вибратор поместите стальной шарик диаметром около 3 мм. Включите генератор и выдвижением настроечного сердечника пз каркаса высокочастотного трансформатора постепенно повышайте частоту ультразвука. 1г,ак только частота генератора совпадет с основной собственной частотой вибратора, шарик на торце начнет подпрыгивать (рис. 18). Это свидетельствует о значительном увеличении амплитуды колебаний вибратора при резонансе. Высота, на которую поднимется 1парик после нескольких ударов его о Зэ торец внбратора, нередко превышает 30 см, так что шарик — если вы окажетесь невнимательны — может просто выскочить из трубки.
Рекомендуем повторить этот опыт несколько раз, Магнитострикционный излучатель ультразвука работает только на резонансных частотах, поэтому имеет смысл немного потренироваться, чтобы в дальнейшем уверенно настраивать ультразвуковой генератор в резонанс с вибратором. Только что поставленный вами опыт вполне а логичен (разве лишь более эффектен) описанному Рис. 18. Обнаружение ультразвуковых колебаний иибратора с помощью стального шарика, Опыт можно посгамоь и с самоаельпым ульгразеугговым геиерагором. выше опыту с дребезжащим лезвием на вибраторе. Пользуясь транзисторным ультразвуковым генератором, повторите оба эти опыта один вслед за другим.
Сопоставьте результаты опытов, выявите общие черты явлений и различия между ними. Продолмсим экспериментальное изучение магнитострикционного излучателя. Мы уже говорили, что при совпадении частоты генератора с основной собственной частотой вибратора в последнем устанавливается стоячая ультразвуковая волна и на всей длине внбратора укладывается половина длины волны звука в феррите. При этом мы ссылались на то, что стоячая волна в свободном стержне образуется 37 благодаря ннтерференцин бегущих волн, отраженных от торцов стержня. Коэффициент отражения звуковой волны на границе твердое вещество — газ мы принимали равным практически единице.
Теперь экспериментально докажем все это. Пальцамн возьмитесь за конец вибратора, возбужденно~о на основной частоте (рис. 19, а). Вы почувствуете, что вибратор стал «скользким». Сожмите пальцы (илн прижмите один из них к торцу вибратора) и у нас возникнет ощущение легкого ожога. Выключите Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
