Способ получения белого и розового шума для ультразвуковой микросварки

Союз СоветсникСоциалистическихРеспублни ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ -К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 733741(23) Приоритет до делам изобретений к открытий(72) Авторы изобретения В. Л. Венгринович и В. М. Колешко Институт электроники АН Белорусской ССР(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 интегральныхсхем, а также при другихБ видах ультразвуковой обработки.Известны способы генерации шума ультразвуковой частоты, основанные на ис пользовании флуктуаций электрического тока или напряжения 111Однако 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 21 .20Недостатком 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 розовогошумов для ультразвуковой микросварки,Цель достигается тем, что по предлагаемому способу перемагничивают ферромагнетик на фиксированной частоте, выделяют спектр выходного сигнала 1 магнитного шума в диапазоне между частотой "перемагничивания и максимальным значением частоты скачков Баркгаузена, атакже тем, что изменяют частоту перемагничивания ферромагнетика в диапазонеот инфранизких частот до максимальногозначения частоты скачков Баркгаузенадля данного ферромагнетика,Известно, что если поместить ферромагнетик в изменяющееся магнитное поле, то в обмотке регистрации, намотанной на ферромагнетик, возникают флуктуации ЭДС, обусловленные эффектом Барк"белого и розового" шумов можно менять различными способами, которые приводят к изменению магнитных свойств.источника шума-ферромагнетика. К таким 45способам можно отнести изменение химического состава, изменение режимапредварительной термической и магнитнойобработок, изменение степени предварительной холодной пластической деформации,радиационного облучения и т.п. Для примера на фиг. 4 приведены зависимостиспектральной плотности магнитного шумаот частоты регистрации для кремнистогожелеза (кривая а), железа армко (б) и гаузена, связанным со скачкообразным смещением доменных границ в ферромагнетике. Если далее перемвгничивать ферромагнетик периодически изменяющимся магнитным полемто 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 ферромагнетика 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 ферромагнетикана 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, в 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 оксифер при частоте перемагничивания 1 О =11 кГщ на фиг. 3 - спектральное распределение шумовых колебаний при циклическом перемагничивании образца из кремнистого железа; на фиг. 4- спектральное распределение шумовых 5 10 15 20 25 30 3 Б колебаний для полоски толшинок 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 11 кГц для сильно деформированного армко-железа.ферромагнетик 1 помещен в изменяющееся магнитное поле намагничиваюшей обмотки 2, которая питается от источника питания 3, позволяющего изменять в широком диапазоне от 0 до максимальной частоты скачюв 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. В 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 ляющей 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 поквзали, что предлагаемый способ и генератор шума позволяют полу 73874115 чать на выходе белый и розовый шумыв широком диапазоне частот вплоть донескольких мГц, мошностью до несколькихсот ватт. Это позволяет эффективно использовать его в качестве генераторашума для ультразвуковой микросваркипри значительном упрощении конструкциипоследнего. 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 й с я тем, что, с целью повышения и стабилизации энергетических выходных параметров, перемагничивают ферромагнетик на фиксированной частоте, выделяют спектр выходного сигнала магнитногошума в диапазоне между частотой перемагничивания и максимальным значениемчастоты скачков Баркгаузена.2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью полученияразличных соотношений белого и розовогошумов, изменяют частоту перемагничивания ферромагнетика в диапазоне от.инфранизких частот до максимальногозначения частоты скачков Баркгаузенадля данного ферромагнетика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тетерич Н. П. Генераторы шума иизмерение шумовых характеристик. М.,., д. 4/5 ектная Патент", г, Ужгород,филиал 4ИВ 1950/11 Тираж 565 П ЦПИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб