Способ получения белого и розового шума для ультразвуковой микросварки

 

Союз Советсник

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ—

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<б,733741 б б .:/ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл .

В 06 В 1/00 (22) Заявлено 10.03б78 (21) 2593586/18-10 с присоединением заявки,%

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет до делам изобретений к открытий

Опубликовано 15.05-80. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 18.05.80 (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Л. Венгринович и В. М. Колешко

Институт электроники АН Белорусской ССР (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛОГО И РОЗОВОГО

ШУМОВ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МИКРОСВАРКИ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может найти применение при разработке прогрессивных методов ультразвуковой микросварки и пайки интегральных схем, а также при других

5 видах ультразвуковой обработки.

Известны способы генерации шума ультразвуковой частоты, основанные на ис пользовании флуктуаций электрического тока или напряжения tl)

Однако эти способы не позволяют получать достаточно мощные шумовые сигналы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения белого и розового ,шумов путем воздействия на среду алектромагнитным полем с последующим усилением шумового сигнале (2j .

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает получение высоких выходных энергетических параметров, причем наблюдается их нестабильность во времени, что отрицательно сказывается на качестве процесса.

Целью изобретения является повышение и стабилизация энергетических выходных параметров, а также получение различных соотношений белого и розового шумов для ультразвуковой микросварки, Цель достигается тем, что по предлагаемому способу перемагничивают ферромагнетик на фиксированной частоте, выделяют спектр выходного сигнала1магнитного шума в диапазоне между частотой перемагничивания н максимальным значением частоты скачков Баркгаузена, а также тем, что изменяют частоту перемагничивания ферромагнетика в диапазоне от инфранизких частот до максимального значения частоты скачков Баркгаузена для данного ферромагнетика.

Известно, что если поместигь ферромагнетик в изменяющееся магнитное поле, то в обмотке регистрации, намотанной на ферромагнетик, возникают флукт ации ЭДС, обусловленные эффектом Барк733741

40 Соотношения mealy компонента; и

"белого и розового" шумов можно менять различными способами, которые приводят к изменению магнитных свойств .источника шума-ферромагнетика. К таким

45 способам можно отнести изменение химического состава, изменение режима предварительной термической и магнитной обработок, изменение степени предварительной холодной пластической деформации, радиационного облучения и т.п. Для примера на фиг. 4 приведены зависимости спектральной плотности магнитного шума от частоты регистрации для кремнистого железа (кривая а), железа армко (б) и гаузена,:связанным со скачкообразным смещением доменных границ в ферромагнетике. Если далее перемагничивать ферромагнетик периодически изменяющимся магнитным полем, то в обмотке регистрации будут возникать дополнительные флуктуации ЭДС, обусловленные необратимост ью процесса с мешен ия доме ни ых границ

На отдельных циклах перемагничивания.

Таким образом, при намагничивании ферромагнетика периодически изменяющимся магнитным полем в обмотке. будет возникать магнитный шум, имеющий сложный спектр» определяемый магнитными свойствами магнетика и режимом перемагничивания, Подбирая материал ферромагнеЪ тика и устанавливая определенный режим перемагничивания, можно формировать белый и розовый шумы для различных диапазонов частот. Значительное повышение интенсивности выходного сигнала в обмотке регистрации достигается благодаря тому, что максимальная интенсивность магнитного шума имеет место на том участке петли гистереэиса ферромагнетика, .на котором его магнитная проницаемость максимальна. В связи с этим ферромагнетики, являющиеся источником магнитного шума, в то же время можно использовать как мощный магнитный усилитель, благодаря чему на выходе обмотки регистрации индуцируется значительная по величине ЭДС, достигающая несколь ких сот милливольт, которой запитывают обмотку магнитострикционного сварочного преобразователя. Таким образом, на конце волноводного тракта магнитострикционного преобразователя будут возникать колебания в широком диапазоне частот белого или розового шумов вплоть до максимальной частоты перемагничивания ферромагнетика. Различные соотношения белого и розового шумов можно получить путем изменения частоты перемагничива ния ферромагнетика, а также выбора ферромагнетика с заданными спектральными характеристиками магнитного шума.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 схематически показан дискретно-сплошной спектр соответствующего выходного сигнала применительно к ферромагнетику из феррита оксифер1000 при частоте перемагничивания

7О =11 кГщ на фиг. 3 - спектральное распределение шумовых колебаний при циклическом перемагничивании образца из кремнистого железа; на фиг. 4спектральное распределение шумовых

ЗБ колебаний для полоски толщинок 0,1 мм из сплава 79 им. Кривые а, б и в соответствуют частотам перемагничивания соответственно 0,3 кГц, 1,5 кГц и

7,5 кГц, а кривая г соответствует частоте перемагничивания ll кГц для сильно деформированного армко-железа. ферромагнетик 1 помещен в изменяющееся магнитное поле намагничивающей обмотки 2, которая питается от источника питания 3, позволяющего изменять в широком диапазоне от 0 до максимальной частоты скачков Баркгауэена частоту перемагничивания. Тогда в катушке регистрации 4 будет индуцироваться

ЗДС шума, имеющего дискретно-сплошной спектр (фиг. 2), причем дискретная часть спектра обусловлена конечностью частоты перемагничивания, задаваемой источником

3. 8 данном примере частота перемагничивания составляла 11 кГц. Как видно, до частоты 150 кГц имеется нарастание спектральной плотности шума, а выше

150 кГц начинается диапазон белого шума.

Для отделения низкочастотной состав ляюшей сигнал с выхода обмотки регистрации 4 подается на вход фильтра 5 низкой частоты, с выхода которого снимается частый магнитный шум. К выходу фильтра низкой частоты (НЧ) подключены последовательно широкополосные малошумяшие предварительный усилитель 6 и усилитель 7, в которых происходит усиление магнитного шума. Усилитель 7 подключен к входу обмотки магнитострикционного сварочного преобразователя 8. пермаллоевой проволоки (в).

Эксперименты с источниками магнитного шума из различных магнитомягких материалов показали, что предлагаемый способ и генератор шума позволяют полу7З8741 чать на выходе белый и розовый шумы в широком диапазоне частот вплоть до нескольких мГц, мошностью до нескольких сот ватт. Это позволяет эффективно использовать его в качестве генератора шума для ультразвуковой микросварки при значительном упрощении конструкции последнего.

Формула изобретения

1. Способ получения белого и розового шумов для ультразвуковой микросварки путем воздействия на среду электромагнитным полем с последующим усиле нием шумового сигнала, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения и стабилизации энергетических выходных параметров, перемагничивают ферромагнетик на фиксированной частоте, выделяют спектр выходного сигнала магнитного шума в диапазоне между частотой перемагничивания и максимальным значением частоты скачков Баркгаузена.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения различных соотношений белого и розового шумов, изменяют частоту перемагничивания ферромагнетика в диапазоне от. инфранизких частот до максимального значения частоты скачков Баркгаузена для данного ферромагнетика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тетерич Н. П. Генераторы шума и измерение шумовых характеристик. М., "Энергия, 1968.

2. Ван дер Зил. Шум . М., Сов. радио, 1973, с. 60 (прототип).

733741 й4 f8

"В н

/кП

Я. 102В2/Гц. ВТ2

Ф,

Составитель В. Пирогов

Редактор И. Шубина Техред A. Щепанскаа Корректор М. Демчик

Заказ 1950/11 Тираж 565 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4