Способ создания акустических колебаний

6 В 1/ Е ИЗ ИСА л, В 22С.И, Гуэ нко и анин 1959.ство СССР1968.АКУСТИЧЕСКИХ ударном возного преобГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЯЛАМ ИЗОБР(-:ТОНИЙ И ОТНВ,8) еликобри 31) ДХ, свидетел 06 В 1/О СОЗДАНИЯ анный на стрикцио разователя импульсным электрическимсигналом, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью увеличения амплитуды и интенсивности акустическихколебаний, возбуждаюший импульсныйэлектрический сигнал генерируют в ви-.де однонаправленных полупериодовкосинусоидального напряжения длительностью от одного до двух полупериодов акустических келебаний нагруженного преобразователя при частотеследования, кратной частоте этихколебаний.Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано, в частности, для очистки теплопередающих поверхностей иканалов теплообменных аппаратов втеплоэнергетике, пищевой промышленности, на судах морского и речногофлотов, а также в технологии машиностроения, медицине,Известны способы создания акустических колебаний, основанные на Оударном возбуждении магнитострикционного преобразователя, при котором через обмотку преобразователяразряжают предварительно заряженныйконденсатор 1. 15Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяспособ создания ультразвуковых колебаний, согласно которому ударноевозбуждение магнитострикционного 20преобразователя производят путемподачи возбуждающего сигнала в видеимпульсов тока с частотой меньшейи кратной собственной частоте преобразователя, а длительностью неболее половины периода механическихколебаний2 1.Недостатком таких способов яв-.ляется то, что спектральный составвозбуждающего электрического сигнала не позволяет полностью использовать магнитострикционные свойстваматериала преобразователя и получитьамплитуду и интенсивность колебаний,достаточные для проведения большинФства ультразвуковых технологических З 5процессов.Цель изобретения - увеличениеамплитуды и интенсивности акустических колебаний.Поставленная цель достигается 40тем, что согласно способу созданияакустических колебаний возбуждающийимпульсный электрический сигнал ге.нерируют в виде однонаправленныхполупериодов косинусоидального напряжения длительностью от одного додвух полупериодов акустических ко. -лебаний нагруженного преобразователяпри частоте следования, равной иликратной частоте этих колебаний.На Фиг. 1 представлена схема уст"ройства, реализующего предлагаемыйспособ; на Фиг. 2 - зависимость изменения относительной длины преобразователя ЬГ/В (для никеля), совпадающая с характером изменения магнитострикционной силы Р от степенинамагниченности М 1 на фиг. 3 - временные эпюры напряжения на обмоткепреобразователя О, магнитострикционной силы Р и акустических колебанийв установившемся режиме работы.Способ осуществляется следующимобразом.Накопительный конденсатор 1 заряжают от источника питания 2 при 65 замыкании коммутирующего элемента 3. Затем заряженный конденсатор 1 при разомкнутом коммутирующем элементе3 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 намагниченностиблизка к квадратичной вплоть до режима насыщения (Рм 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 = Км соз Ю й. = 0,5 сЫ, (1+соз(Ю 1),эф м э где Р - кагнитострикционная сила;коэффициент пропорциональности;М - амплитуда намагниченности;ц - частота электрических колебаний.Из соотношения следует, что дляобеспечения эффективного возбужденияпреобразователя длительность полупериода возбуждающего косинусоидального сигнала следует брать близкой 2 полупериодом акустических колебаний.В случае характеристики, близкойк 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. При1 а 22748 2 снятии напряжения с обмотки 5 материалстержня 6 размагничивается не полностью, а до значения остаточного намаг-,ничивания И, что интерпретируется,соответственно, и действием остаточноймагнитострикционной силы Рп,В момент времени, когда. положениепреобразователя, колеблющегося совместно с нагрузкой 7, соответствуетпереходу от отрицательной областив положительную (эпюры Ь,о), отклю- Оченный к этому моменту времени коммутирующим элементом 3 от источникапитания заряженный с той же полярностью конденсатор 1 подключают коммутирующим элементом 4 к обмотке 5 35преобразователя. аВНИИПИ Заказ 4108/4 Тираж 492 Подписное Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 Вызываемое магнитострикционной силой Р 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 зективность возбуждения магнитострнкционных преобразователей.