С. Такетоми, С. Тикадзуми - Магнитные жидкости (1163253), страница 18
Текст из файла (страница 18)
(4.4) формула (4.2) может быть написана в следующем виде: т = з(пз(д/2). (4.5) Мвгнитооптикескии зФФект Рис. Л,12. Иллкктрялия возникновения гистеееэисй. (44) лг (ав) С учетом формулы (4.3) получаеп",я т = — '(в — в,). ц о ° (4.6) Графики зависимостей (4.5) и (4.6) представлены на рис. 4.)2. По горизонтальной оси отложена разность фаз В, по вертикальной— величина т.
Следовательно, наклон линии, соответствуюшей зависимости (4.6), обратно пропорционален интенсивности палаюшего света Ц,. Отсюда следует, что отсутствию вщаюшего света (1о = О) соответствует прямая линия, параллельная оси т. Искомые значения В и т определяются точками пересечения графиков (4.5) и (4.6). Рис. 4.13. Пвиниип усиления оптических сигивлов.
Пг г аз Состояние 1, = 0 приближенно соответствует точке О. По мере увеличения 1 происходит переход по кривой в точку А. В дальнейшем точки О, А, В, С, О и Е на рис. 4.12 соответствуют точкам О, А, В, С, Р и Е на рис. 4АО. Отвечающая формуле (4.6) прямая линия, которая определяет точку А, пересекает также график функции (4.5) в точке В. Следовательно, при увеличении 1„происходит скачкообразный переход нз точки А в точку В, а уменьшение 1„соответствует точкам С, О н Е. 4.6. УСИЛИТЕЛЬ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (2) Путем соответствующего выбора опорного напряжения ~;, в схеме на рис.
4.11 можно устранить гистерезис зависимости на рис. 4АО. Зависимость между интенсивностями падающего света 4, н пропущенного света 1 для этого случая показана на рис. 4АЗ. На основе этой зависимости можно осуществить усиление оптических сигналов. Если 1 будет периодически изменяться относительно среднего значения 1,, то 1 будет изменяться относительно среднего значения 1 с увеличенной амплитудой. Глава б Некоторые другие области применения магнитных жидкостей 5. Ь НЕРАЗРУШАЮЩАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ Процесс диагностики деталей машин и механизмов для определения наличия в них разрушений или деформаций, обусловленных усталостью металла, включает два аспекта.
В том случае, когда дефекты находятся на поверхности, обнаружение их не вызывает затруднений и осуществляется весьма просто, например визуально. Если же необходимо выявить разрушение или деформацию во внутренних областях детали, то процесс дефектоскопии существенно усложняется. Начиная с древнейших времен методика его сводилась к разного рода нагрузкам, связанным с разрушением образцов, и лишь с открытием рентгеновских лучей и ультразвуковых волн появилась возможность исследовать детали без их повреждения, т.
е. проводить неразрушающую дефектоскопию. Прогресс рентгеноструктурной и ультразвуковой дефектоскопии обеспечил возможность быстрого обнаружения, например, в деталях летательных аппратов внутренних трещин, разрывов и дефор-. маций, вь:зываемых усталостью металла, которая обусловлена многократными взлетно-посадочными перегрузками. Известно, что человеческое тело, лесоматериалы и пластмассы достаточно легко пропускают рентгеновские лучи, а потому получение рентгенограмм внутренних органов и участков с целью обнаружения внутренних лефектов не представляет значительных затруднений. Совершенно другая ситуация с металлами. Будучи основным материалом для изготовления большинства деталей машин, механизмов и разнообразной аппаратуры, металлы пбчтн не пропускают рентгеновских лучей, и нх глубинная дефектоскопня осуществляется главным образом при помощи ультразвуковых волн. Принципиальная схема такого процесса приведена на рис.
5.1. Из схемы видно, что ультразвуковая волна проникает во внутренние участки испытываемого образца„отражается и поступает в приемник, где расшифровывается. В левой части схемы представ- Па Глава 5 Рис. 5.1. Принцип лействиа иеразрушашшего ультразвукового леФектоскопа.! — генератор ультразвуковык вала; Я вЂ” приемник; 3 — испытываемый образец; 4 — грешила или полость. лен случай, когда внутренние дефекты (типа трещин и пузырьков воздуха) в обраэпе отсутствуют и отраженная волна, не искажаясь, возвращается в приемное устройство.
Правая часть схемы иллюстрирует тот случай, когда внутри имеется дефект, например раковина. Ультразвуковая волна при отражении от препятствия искажается и попадает в приемник в измененном виде. Это позволяет судить о наличии и характере внутренних дефектов в образце. Таким образом, дефектоскопия осуществляется в данном случае без повреждения материала. Наиболее существенный недостаток описанного способа состоит в том, что между дефектоскопом, в который встроены генератор и приемник, 'и поверхностью испытываемой детали находится воздух. Очевидно, что на этом участке происходит интенсивное рассеяние (гашение) ультразвуковых волн, причем точно установить причины ослабления сигнала практически невозможно. Во избежание такого паразитного эффекта участки контакта дефектоскопа с поверхностью образца приходится заполнять з(аким-либо пастообразным составом.
Он накладывается достаточно толстым слоем, и это позволяет создать сплошную контактную поверхность (прослойку), т, е. полностью исключить ослабление волн. Но здесь возникаег новая проблема, а именно очень большая продолжительность ультразвуковой дефектоскопии при наличии пасты. Так, например, при обследовании состояния фюзеляжа самолета дефектоскоп располагают на поверхносги и перемещают каждый раз на небольшое расстояние с обязательной фиксацией и вне- 115 Области прнменення магнитных жадностей Рнс. 5.2. Неразрупгающнй ультразвуковой контроль с использованием магннтной ншлкостн. 1 — внутренний дефект; г — генератор; 3 — приемник; 4 — постоянный магннт; у — магнитная ашдкостсд б — нспытываемая деталь. сенном пасты.
Очевидно, что производительность подобного процесса весьма невысока. В 1987 г. Чанг Я предложил принципиально новый способ дефектоскопии, состоящий в том, что область контакта дефектоскопа с поверхностью образца заполняется магнитной жидкостью'>. Схема реализации такого способа представлена на рис. 5.2. Схема лействия установки идентична схеме на рис. 5.1. Существенное расхождение лишь в том, что внутрь преобразователя здесь встроен постоянный магнит, к поверхности одного из полюсов которого притягивается магнитная жидкость. С противоположной стороны она контактирует с поверхностью диагностируемого образца.
Таким образом, область соприкосновения дефектоскопа с поверхностью образца заполнена магнитной жидкостью, и стабильность акустического контакта абсолютная. Передвигая преобразователь по поверхности образца (например, фюзеляжа самолета), одновременно перемещают с помощью постоянного магнита и магнитную жгщкость. Очевидно, что сплошная контактная прослойка при этом полностью сохраняется.
Кроме того, Чанг предложил оригинальную конструкцию магнитожидкостного ультразвукового преобразователя с использованием стержневых звукопроводов из сапфира; схема такого устройства показана на рис. 5.3. Отличительная особенность конструк; пии подобного дефектоскопа состоит атом, что на конце сапфирового стержня помещен кольцевой постоянный магнит, под действием которого магнитная жилкость заполняет зазор между ультразвуковым преобразователем и испытываемым объектом, обеспечивая непрерывность контактной прослойки и высокую стабильность контакта. и В 1979 г. этот способ был защнщен а.
с. сссР (уй 6979161. — прим. ред. Глава 5 116 Рнс. 5.3. Ультразвуковой иеразрупзаюший дефектоскоп с сапфировым стержнем. 1 — испытынаемая деталь", 2 — магнитная жидкости 5 — ультразвуковой преобразователь; 4 — сапфир; 5 — кольцевой постоянный магнит. 5.2. МЕДИЦИНА Магнетит, используемый в качестве дисперсной фазы в магнитных жидкосгях, в отличие от многих других металлов и их соединений для человеческого организма практически безвреден' ).
Таким образом, если подобрать соответствующую жидкую основу, которая не будет отторгаться организмом, то, по всей вероятности, удастся получить магнитную жидкость, пригодную для разного рода медицинских процедур. К настоящему времени проведены достаточно широкие серии лабораторных исследований в зтом направлении на зоологическом уровне. Одна из них относится к терапии злокачественных опухолей. Методика сводится к следующей процедуре. Антнопухолевый препарат вводят в магнитную жидкость н тщательно перемешивают до образования эмульсии; последнюю инъецируют в кровеносный сосуд и, манипулируя снаружи магнитом, ведут зту медикаментозную змульсию по сосуду с последующей локализацией в заданной области — в органе с паталогическими отклонениями.
Таким образом, лекарственный препарат попадает строго по назначению. На рис. 5.4 показана общая схема реализации данного метода. Известно, что любой противоопухолевый препарат способен активно воздействовать на злокачественные клетки, однако практиче- П Среди меликов существует и другая точка зрения, связанная с последстшшми попадания частиц магнетита в печень (см. Тезисы докладов ц Всес. конф.
по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми, 18 — 19 ноябРя 1985 г.). — Прим. Реа 117 Области применения магнитных жядкостек глояннил Рис. 5.4. Протияооптхолеаая терапия магнитная жалкостью с лекарстаенным препаратом. 1 — магнитная жидкость с протняоопухолеаьлн препаратом; 2 — пораженный тенетах.
ски все лекарственные средства взаимодействуют и со здоровыми клетками, что резко отрицательно сказывается на жизнедеятельности всего организма. Таким образом, необходима чрезвычайно точная доставка лекарственного препарата в пораженный орган- мишень; малейшее отклонение должно быть исключено. Идея предложенного метода и состоит в том, чтобы полностью удовлетворить этому требованию. Выше уже говорилось, что магнитная жидкость практически безвредна и смесь ее с противоопухолевым препаратом можно вводить в человеческий организм с последующим постепенным, весьма медленным выведением оттуда. Есть сообщения, что описанная методика уже опробована на собаках и некоторых других животных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
