Способ создания акустических колебаний Советский патент 1983 года по МПК B06B1/00 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано, в частности, для очистки теплопередакяцих поверхностей и кансшов 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 ударном возбуждении магнитострикционного преобразователя, при котором через обмотку преобразователя разряжают предварительно заряженный конденсатор .Ij.

Наиболее близким к предлагаемсилу по технической сущности является способ создания ультразвуковых колебаний, согласно которому ударное возбуждение магнитострикционного 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 12 }Недостатком таких способов является то, что спектральный состав возбуждающего электрического сигнала не позволяет полностью испоЛьзовать магнитострикционные свойства материала преобразователя и получит амплитуду и интенсивность колебаний достаточные для проведения большинства ультразвуковых технологических процессов.

Цель изобретения - увеличение амплитуды и интенсивности акустических колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу создания акустических колебаний возбуждакадий импульсный электрический сигнал ге.нерируют в виде однонаправленных полупериодов косинусоидального напряжения длительностью от одного до двух полупериодов акустических колебаний нагруженного преобразовател 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 преобразователя kE/e (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 Р и акустических колебаний в ус тановившемся режиме работ

Способ осуществляется следующим образом.

Накопительный конденсатор 1 заряжают от источника питания 2 при

замыкан 1и коммутирующего элемента 3 Затем заряженный конденсатор 1 при разомкнутом коммутирующем элементе 3 разряжают через коммутирукщий элемент 4 на обмотку 5 преобразователя. За счет приложенного к обмотке 5 напряжения (эпюра о фиг. 3) в цепи - конденсатор 1, кримутирующий элемент 4, обмотка 5 преобразоватег ля - возникает ток. За счет индуктиности 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 ,. Поскольку зависимость изменения магнитострикционной силы от намагниченности близка к квадратичнрй вплоть до режима насыщения (Р и Mj , спектр импульса магнитострикционной силы заметно отличается от спектра возбуждающего электрического сигнала. В случае, если зависимость будет достаточно точно соответствовать квадратичной, для магнитострикционной силы имеем:

Р olM cos4iUgt. 0,5olM(1-t-cosoU t) ,

t где Р - магнитострикционная сила; коэффициент пропорциональности;

М - амплитуда намагниченности; (У - частота электрических колебаний.

Иаг соотношения следует, что для обеспечения эффективного возбуждени 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 магнитостриционной 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

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