Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Согласно закону сохранения энергии интенсивность проходящей волны равна разности между интенсивно-стями падающей и отраженной волн:

пр 1=1 пад отр- (27)

Отсюда следует, что коэффициенты пропускания и отражения связаны между собой формулой

D = 1 - R. (28)

Ультразвуковая волна, распространяющаяся по вибратору, падает на его торец нормально. Торец вибратора является границей раздела двух сред, например, феррита и воздуха. Смещения частиц, непосредственно примыкающих к границе раздела двух сред и принадлежащих разным средам, очевидно, должны быть одинаковы. Но в одной среде смещения частиц обусловлены падающей и отраженной волнами, а в другой - только проходящей волной. Поэтому для амплитуд этих трех волн на границе раздела сред можно записать

пэд ~т" Л0Хр = Лпр. (29)

Это уравнение совместно с уравнением (27), в котором интенсивности заменяются их значениями из формулы (11), образует систему

Лпад + 4тр = Кр> (Лпад ~ отр) Plci = ЛпРР2С2-

Решая эту систему уравнений, получим

Проанализируем формулу для амплитуды отраженной волны. Если акустическое сопротивление среды, из которой падает ультразвук, больше акустического сопротивления среды, в которую переходит ультразвук, т. е. р\Су > р2с2, то амплитуда отраженной волны имеет тот же знак, что и амплитуда падающей, Л0Тр > 0. Если же piCi < р2с2, то Лотр < 0. Отрицательная амплитуда не имеет физического смысла. Знак минус перед амплитудой в уравнении волны означает, что фаза волны изменилась на я:

- Л sin со (г - х/с) = A sin [со (t - х/с) + я].



Таким образом, фаза ультразвуковой волны меняется на п (происходит «потеря полуволны»), если ультразвук отражается от среды с большим акустическим сопротивлением. Отражение от среды с меньшим акустическим сопротивлением не приводит к изменению фазы отраженной волны. Наконец, как показывают формулы (30), на границе раздела двух сред с одинаковыми акустическими сопротивлениями вообще не происходит отражения и ультразвук полностью переходит из одной среды в другую.

Из формул (30) нетрудно получить выражения для коэффициентов отражения и пропускания при нормальном падении ультразвука на границу раздела сред

Задание 7. По формулам (31) вычислите коэффициенты отражения и пропускания для границ раздела феррит - вода и феррит - воздух. Сравните получившиеся значения. Сопоставьте выводы теории с результатом эксперимента, в котором нижний торец вибратора находится в воде. Не правда ли, наиболее поразительно в этом опыте то, что изменение условий колебания одного конца вибратора немедленно влияет на величину амплитуды колебаний другого его конца!

Вибратор в каркасе обмотки возбуждения излучателя расположите совершенно свободно и, включив генератор, добейтесь максимальной интенсивности ультразвука. Спустя небольшое время вибратор будет разорван ультразвуком на части. Результат опыта свидетельствует о громадных напряжениях, возникающих в ферритовом стержне под действием ультразвуковых колебаний.

Интересно отметить, что чаще всего вибратор разрывается примерно посередине на две части, но иногда он сразу разламывается на четыре и большее число частей. Опыты по разрыву вибраторов лучше производить с описанным ниже магнитострикционным излучателем без подмагничивания.

Из обломков ферритового стержня постройте из лучатели на более высокие частоты: они вам пригодятся в дальнейших опытах. При изготовлении


(31)



излучателей экспериментально подберите оптимальное число витков обмотки возбуждения и величину


Рис. 20. Установка для проведения опыта по заданию 12.

Вместо того чтобы закреплять излучатель Б штативе, при выполнении опыта его можно держать в руке.

подмагничивающего вибратор поля. Эта работа позволит вам достаточно глубоко прочувствовать конструктивные особенности магнитострикционного излучателя.

Задание 8. В продаже чаще, чем круглые, встречаются плоские ферритовые стержни размером 3 X 20 X 100 мм3. Можно ли их использовать в качестве вибраторов магнитострикционных излучателей?

Если можно, то продумайте конструкцию и изготовьте излучатель с плоским вибратором. Каковы недостатки такого излучателя?

гаШШЖ Задание 9 Можно ли в одном

ШНР1Шр1й1 излучателе использовать несколь-;М ко плоских ферритовых вибрато-

\?х iffi Задание 10. Докажите, что в

магнитострикционном излучателе описанной конструкции никелевый вибратор менее выгоден, чем ферритовый.

Задание 11. Изменяйте напряженность поляризующего вибратор магнитного поля, для чего уменьшайте или увеличивайте число магнитов на каркасе обмотки возбужде-•42


Рис. 21.

к опыту.

Установка предлагаемому в задании 13



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52



0.0082