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

Никелевый стержень длиной /0, внесенный в постоянное магнитное поле напряженностью Н0, короче, чем в отсутствие поля на величину Д/0 (см. рис. А,а). Поместим никелевый стержень в переменное магнитное поле, напряженность которого Н меняется по синусоидальному закону. В этом случае стержень будет укорачиваться всякий раз, когда напряженность магнитного поля - независимо от его направления - станет отлична от нуля (см. рис. 4,6). Таким образом, размеры стержня будут колебаться с удвоенной частотой по сравнению с частотой переменного магнитного поля.

Чтобы избежать этого часто нежелательного явления, на переменное магнитное поле Я дополнительно накладывают постоянное, напряженность которого Н0 имеет вполне определенную величину. В этом случае под действием постоянного поля никелевый стержень все время короче, чем в своем естественном состоянии, а наличие переменного поля приводит к тому, что стержень станет изменять свои размеры синфазно с изменением этого поля: при увеличении напряженности магнитного поля стержень будет укорачиваться, а при уменьшении- удлиняться (см. рис. 4, е). При этом частота колебаний стержня будет совпадать с частотой вызывающего эти колебания переменного магнитного поля, а амплитуда колебаний возрастет практически вдвое.

Наложение на переменное магнитное поле постоянного называется подмагничиванием или поляризацией стержня, а сам стержень, совершающий ультразвуковые колебания, принято называть вибратором.

Вибраторы промышленных магнитострикционных излучателей, как правило, изготавливаются из никеля или специальных ферромагнитных сплавов. Сравни-


Рис. 3. Возбуждение ультразвуковых колебаний маг-иитострикционного стержня.

Ферромагнитный стержень 1 окружен обмоткой возбуждения 2, по которой проходит переменный ток от электронного генератора электрических колебаний ультразвуковой частоты (УЗГ - ультразвуковой генератор).



тельыо недавно для вибраторов магнитострикционных излучателей стал использоваться и феррит - ферромагнитный материал, сильно напоминающий по своим свойствам и способу получения керамику. Феррит обладает значительной магнитострикцией, близкой к магнитострикции никеля, и вместе с тем высоким удельным сопротивлением. Последнее свойство обеспечивает существенное преимущество ферритовых


t 0\ Л

Рис 4. Графики, поясняющие физическую сущность поляризации магнитострикционного вибратора

а - стержень в постоянном магнитном поле; б - стержень в переменном магнитном поле; в - стержень в переменном поле дополнительно поляризован постоянным магнитным полем.

вибраторов перед никелевыми: на относительно низких ультразвуковых частотах потери в ферритовом вибраторе на вихревые токи незначительны, что позволяет изготовлять из феррита монолитные вибраторы практически любой необходимой формы. Никелевые вибраторы для уменьшения потерь на вихревые токи обычно набирают - как и сердечники трансформаторов- в виде пакетов, состоящих из изолированных друг от друга тонких пластинок

Основным недостатком феррита является его малая механическая прочность: ферритовые вибраторы при достижении интенсивности ультразвука порядка 2-4 Вт/см2, как правило, терпят излом. К счастью, ультразвук меньшей интенсивности все же позволяет поставить большую серию учебных опытов.



Задание 1. Поставьте опыт по обнаружению обратного магнитострикционного эффекта, пользуясь подходящим усилителем низкой частоты бытовой радиоаппаратуры.

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Конструкция магнитострикционного излучателя и его внешний вид изображены на рис. 5, а, б. В качестве вибратора излучателя использован круглый ферритовый стержень марки М400НН диаметром 8 мм и длиной 100-160 мм.

Рис 5. Конструкция магнитострикционного излучателя для получения ультразвука низкой частоты (20-50 кГц) (а) и его внешний вид (б).

/-ферритовый вибратор, 2-резиновое колечко, 3-каркас обмотки возбуждения, 4-обмотка возбуждения, 5-кольцевые керамические магниты

кас обмотки возбуждения можно выточить на токарном станке из подходящего материала (оргстекла, эбонита, текстолита, дерева и т. п.) или склеить из нескольких слоев бумаги. Обмотка возбуждения должна содержать два слоя провода ПЭЛ 1, 0, намотанных виток к витку на длину, равную примерно половине длины вибратора. Выводы обмотки возбуждения нужно выполнить из многожильных проводников в полихлорвиниловой изоляции длиной 30-50 см, снабженных наконечниками для зажима под клеммы или штеккерами для включения в гнезда. Обмотку возбуждения следует покрыть слоем лакоткани, высоко-


В каркасе обмотки возбуждения вибратор мягко закреплен с помощью резинового колечка, расположенного по его середине. Кар-




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



0.0007