Способ создания акустических колебаний

 

СПОСОБ СОЗДАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, основанный на ударном возбуждеиии магнитострикционного преобразователя импульсным электрическим сигналом, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды и интенсивности акустических колебаний, возбуждающий импульсный электрический сигнал генерируют в виг де однонаправленных полупериодов косинусоидального напряжения длительностью от одного до двух полупериодов акустических келебаний нагруженного преобразователя при частоте следования, кратной частоте этих колебаний. ю 1чЭ 4 00

у(д) В 06 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ

1 ф

Н АВТИРСЙОЬМ CttgTEAhCTRY (21) 2674732/18-10 (22) 16. 10. 78 (46) 15 .06,83. Бюл. 9 22 (72) В.И. Фомин, С.И. Гузенко и

И.Н. Егай (53> .534.232(088.8)

E56) 1. Патент Великобритании

Р 646882, кл. 123(1) ДХ, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР

В 251287, кл. В 06 Б 1/00, 1968, (54)(57) СПОСОБ СОЗДАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ, основанный на ударном возбуждении магнитострикционного преобразователя импульсным электрическимсигналом, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения амплитуды и интенсивности акустических колебаний, возбуждакяций импульсный электрический сигнал генерируют в ви-. де однонаправленных полупериодов косинусоидального напряжения длительностью от одного до двух полупериодов акустических келебаний нагруженного преобразователя при частоте следования, кратной частоте этих колебаний.

1022748

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано, в частности, для очистки теплопередающих поверхностей и каналов теплообменных аппаратов в теплоэнергетике, пищевой промышленности, на судах морского и речного флотов, а также в технологии машиностроения, медицине.

Известны способы создания акустических колебаний, основанные на !О ударном возбуждении магнитострикционного преобразователя, при котором через обмотку преобразователя разряжают предварительно заряженный конденсатор (1). 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ создания ультразвуковых колебаний, согласно которому ударное возбуждение магнитострикционного 7П преобразователя производят путем подачи возбуждающего сигнала в виде импульсов тока с частотой меньшей и кратной собственной частоте преобразователя, а длительностью не более половины периода механических колебаний 2 j.

Недостатком таких способов яв-. ляется то, что спектральный состав возбуждающего электрического сигнала не позволяет полностью использовать магнитострикционные свойства материала преобразователя и получить амплитуду и интенсивность колебаний, достаточные для проведения большинФ ства ультразвуковых технологических З процессов.

Цель изобретения — увеличение амплитуды и интенсивности акустических колебаний.

Поставленная цель достигается 40 тем, что согласно способу создания акустических колебаний возбуждающий импульсный электрический сигнал ге.нерируют в виде однонаправленных полупериодов косинусоидального на- 4 пряжения длительностью от одного до двух полупериодов акустических колебаний нагруженного преобразователя при частоте следования, равной или кратной частоте этих. колебаний.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — зависимость изменения относительной длины преЬбразователя ЬГ/В (для никеля), совпадающая с характером изменения магнитострикционной силы Р от степени намагниченности М; на фиг. 3 — временные эпюры напряжения на обмотке преобразователя U, магнитострикционной силы P и акустических колебаний $ в установившемся режиме работы.

Способ осуществляется следующим образом.

Накопительный конденсатор 1 заряжают от источника питания 2 при g5 замыкании коммутирующего элемента 3.

Затем заряженный конденсатор 1 при разомкнутом коммутирующем элементе

3 разряжают через коммутирующий элемент 4 на обмотку 5 преобразователя. За счет приложенного к обмотке

5 напряжения (эпюра 0 фиг. 3 ) в цепи - конденсатор 1, крммутирующий элемент 4, обмотка 5 преобразовате.ля — возникает ток. За счет индуктивности обмотки 5 и влияния акустической стороны преобразователя на электрическую, разряд конденсатора носит колебательный характер и напряжение изменяется по закону, близкому к косинусоидальному. Намагничивание материала вызывает в сердечнике б появление магнитострикционной силы Р ; которую для увеличения амплитуды акустических колебаний следует доводить до значений, близких насыщению РМ. Поскольку зависимость изменения магнитострикционной силы от намагниченности близка к квадратичной вплоть до режима насыщения (Р „ и М,„), спектр им" пульса магнитострикционной силы заметно отличается от спектра возбуждающего электрического сигнала. В случае, если зависимость будет достаточно точно соответствовать квадратичной, для магнитострикционной силы имеем:

Р = gM cos Ю t. = О, ЫМ, (I+cosuU t), э э где Р— кагнитострикционная сила; о1. — коэффициент пропорциональности;

N — амплитуда намагниченности;

@> — частота электрических колебаний.

Из соотношения следует, что для обеспечения эффективного возбуждения преобразователя длительность полупериода возбуждающего косинусоидального сигнала следует брать близкой

2 полупериодом акустических колебаний.

В случае характеристики, близкой к линейной, полупериод возбуждающего сигнала должен быть равен полупериоду акустических колебаний.

Чем сильнее зависимость магнитострикционной силы от намагниченности отличается от линейной, тем больше полупериод напряжения косинусоидального возбуждающего сигнала по сравнению с полупериодом акустических колебаний.

По окончании полупериода косинусоидального возбуждающего сигнала конденсатор 1 отключают с помощью коммутирующего элемента 4 от обмотки 5 преобразователя и подключают коммутирующим элементом 3 к источнику питания 2 для зарядки, а колебательная система преобразователя совершает движение по инерции. При

1а 22748 снятии напряжения с обмотки 5материал стержня 6 размагничивается не полностью, а до значения остаточного намаг-, ничивания И, что интерпретируется,соответственно, и действием остаточной магнитострикционной силы Р .

В момент времени, когда. положение преобразователя, колеблющегося совместно с нагрузкой 7, соответствует переходу от отрицательной области в положительную (эпюры о,o), отклю- о ченный к этому моменту времени коммутирующим элементом 3 от источника питания заряженный с той же полярностью конденсатор 1 подключают коммутирующим элементом 4 к обмотке 5 35 преобразователя.

-а

ВНИИПИ Заказ 4108/4

Тираж 492 Подписное,Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4

Вызываемое магнитострикционной силой P движение колебательной системы преобразователя происходит в такт с существующим и амплитуда колебаний увеличивается. Увеличение амплитуды от одного цикла к другому происходит до тех пор, пока добавляемая каждый раз энергия не станет равной энергии,излученной за это время.

Предлагаемый способ создания акустических колебаний позволяет значительно увеличить амплитуду и интенсивность акустических колебаний и соответственно эффективность возбуждения магнитострнкционных преобразователей.