Магнитострикционный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК H04R15/00 

ел

j; j;

CD Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при разработке и исследовании различных ферроакустических устройств обработки информации, рабо тающих в импульсном режиме, в частности для исследования магнитоупругих и магнитострикционных свойств звукопроводов. Известен магнитострикционный преобразователь, в котором возбуждающий звукопровод выполнен в виде замкнутого стержневого магнитопровода, охваченного обмоткой возбуждения, подключенной к источнику электрических сигналов. Профиль звукопровода в таком преобразователе выполнен в виде эллипса, усеченного в одном из фокусов 1 . Однако в преобразователе отсутствует возможность управления параметрами ультразвуковых колебаний (формой, периодом следования импульсов). Наиболее близким к изобретению по технической сущности является магнитострикционный преобразователь, содержащий возбуждающий замкнутый звукопровод, длина которого кратна расстоянию, проходимому ультразвуковым импульсом за половину периода повторения возбуждающих импульсов то ка, на котором помещена обмотка, соединенная с формирователем возбуждающих импульсов, возбуждаемый звукопровод и управляющую обмотк, сое диненную с формирователем управляющи импульсов тока 2 . Недостаток рассматриваемой конструкций магнитострикционного преоб-з разователя заключается в сравнительно низкой эффективности преобразова-п ния (большие потери в короткозамкнутых витках), а также в необходимости обеспечения большой длины участков перехода магнитоакустической энергии на возбуждающем и возбуждаемом звуко проводах. Вследствие этого такой пре образователь имеет довольно большие габариты. Целью изобретения является повышение эффективности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в магнитрстрикционном преобразователе, содержащем возбуждающий зам кнутый звукопровод, длина которого кратна расстоянию, проходимому ультразвуковым импульсом за половину периода повторения возбуждающих импульсов тока, на котором помещена входная обмотка, соединенная с формирователем врзбуждающих импульсов, возбуждаемый звукопровод, управляющую обмотку, соединенную с формирователем управляющих импульсов тока, возбуждаемый звукопровод выполнен разветвленным, ветки которого, повторяющие форму возбуждающего ,звукопровода на участке магнитоупругого перехода, своими плоскостями совмещены с соответствующими Плоскостями возбуждающего звукопровода, при этом управляющая обмотка охватывает совмещенные части звукопро воде в. На чертеже представлена схема магнитострикционного преобразователя. Магнитострикционный преобразователь содержит возбуждаемый звукопровод 1, управлякщую обмотку 2, возбуждающий звукопровод 3, формирователь 4 возбуждакйдих импульсов тока, входную обмотку 5, формирователь 6 управляющих импульсов тока, участок магнитоупрудгого перехода ультразвуковой энергии на возбуждающем 7 и на возбуждаемом 76 звукопроводах соответственно, участок возбуждающего звукопровода 7в, в котором не происходит магнитоупругий переход энергии ультразвукового импульса, блок 8 управления и акустические демпферы 9. В магнитострикционном преобразователе возбуждаемый звукопровод 1 плоскостями своих ветвей сошлещен с соответствующими плоскостями возбуждающего звукопровода 3. Форма ветвей возбуждаемого звукопровода повторяет форму возбуждающего звукопровода на участке 7а магнитоупругого перехода ультразвуковой энергии Входная обмотка 5 соединена с выxo jioM формирователя 4 возбуждающих импульсов тока и охватывает участок возбуждающего звукопровода 3. Управляющая обмотка 2 соединена с илкодом формирователя 6 управляющих импульсов тока и охватывает участки 7а и 76 магнитоупругого перехода ультразвуковой энергии на возбуждающем и возбуждаемом звукопроводах и участок 7в возбуждающего звукопровода не связанный магнитоупругим переходом с возбуждаемым звукопроводом 1. Разветвленные концы возбуждаемого звукопровода 1 сопряжены с акустическим демпфером 9. Входы формирователей 4 и 6 соединены с выходами блока 8 управления, управляющего режимами работы формирователей 4 и 6. Магнитострикционный преобразователь работает следуклцим образом. С соответствующего выхода блока 8 управления на вход формирователя б управляющих импульсов тока подается управляющий импульс. С выхода формирователя б в управляющую обмотку 2 подается импульс тока с амплитудой, при которой под обмоткой 2 формируется магнитное поле, намагничивающее участки 7а, 76 и 7в звукопроводов 1 и 3 до насыщения. После этого на вход 2 формирователя 4 возбуждающих импульсов тока подается импульс С другого выхода 8 управления Во входную обмотку 5 с выхода форми рователя 4 возбуждакяцих импульсов тока подается первый импульс тока, магнитное поле которого возбуждает за счет магнитострикционного эффекта под входной обмоткой 5 в возбуждакщем звукопроводе 3 прямой и обратный ультразвуковые импульсы, распространяюциеся в разные стороны по ветвям 7а. Длительность импульса тока на выходе формирователя 4 зависит от режима работы магнитостри к ционного преобразателя. Так, если магнитострикционный преобразователь должен генерировать однополярные ультразвуковые импульсы, длительность импульсов тока на выходе формирователя 4(С(р4)1бирается из условия t T jBi/V в средней линии звукопровода 3, aVnp скорость распространения продольной волны в магнитострикционнрм звукопроводе. Период следования иштульсов тока возбуждения (Т); выбирается из условия T.J E}e,/Vnp. ПЬлуволны, которые не используются после перехода ультразвуковых импульсов из звукопровода 3 в звукопровод 1, рас простраояипшеся в направлении концов .ветвей, поглощаются акустическим демпфером 9. Число импульсов тока на выходе формирователя 4 возбуждающих импуль сов тока определяется требуемой величиной амплитуды ультразвукового импульса на выходе преобразователя. Каждый очередной импульс тоКа ув личивает амплитуды циркулирующих в возбуждающем звукопроводе ультразву ковых импульсов. После того, как амплитуды прямого и обратного ультр звуковых импульсов в возбуждающем звукопроводе достигнут требуемой величины, величина тока на выходе ф мирователя 6 управляющих импульсов тока снижается до уровня, при котором магнитное поле в управляющей обмотке 2 достигнет оптимального значения, обеспечивающего наиболее полный переход энергии ультразвуковых импульсов из возбуждающего звукопро- вода 3 в возбуждаемый звукопровод 1. ЕСЛИ максимальная магнитоупругая чувствительность в материале звукопровода 1 и 3 обеспечивается в состоянии остаточной намагниченности, то величина тока в управляющей обмотке 2 снижается на время перехода до нуля. Ультразвуковые импульсы в ветвях 76 звукопровода 1 на участках магнитоупругого перехода формируются благодаря магнитному полю рассеяния, выг званному ультразвуковым импульсом в .возбуждающем звукопроводе. Это магнитное поле перемещается с той же скоростью, что и ультразвуковой импульс , и действует на вoзбyждae 4ый звукопровод. В результате на выходе возбуждаемого звукопровода 1 одновременно появляются и .складываются два одинаковых ультразвуковых импульса, сформировавшиеся в его ветвях. Геометрия звукопроводов выбирается так, что дисперсия ультразвуковых импульсов практически отсутствует. I . Таким образом, выбранная форма возбуждаемого звукопровода и соединение его с возбуждающим звукопроводом позволило увеличить длину участков магнитоупругого перехода ультразвуковой энергии, что привело к поояшени эффективности преобразования. Пpejqлaгaeмый магнитострикционный преобразователь может обеспечить режим возбуждения микросекундных илшульсов ультразвука с больщим периодом следования (однополярных, двухполярных симметричных и несимметричных) , кодовую последовательность и пачку ультразвуковых импульсов с регулируемым периодом следования.

7-.

7-е

Bxodf

:

МАГНЙТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТ:;:ЛЬ, содержащий возбуждающий звукопровод, длина которого кратна .расстоянию, проходимому ультразвуковым импульсом за половину периода повторения возбуждающих импульсов тока, на котором помешена входная обмотка, соединенная с формирователем возбуждающих импульсов, возбуждаемый з вукопровод, управляющую обмотку, соединенную с формирователем управляющих импульсов тока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности преобразования, возбуждаемый звукопровод выполнен разветвленным, ветви которого, повторяющие форму возбуждающего звукопровода на участке магнитоупругого перехода, своими плоскостями совмещены с соответствующими плоскостями возбуждающего звукопровода, при этом управляющая обмотка охватывает меЩенные части звукопроводов. (Л