4.3.300_Dolgopolov

ТЗИ/Лекции/ПМ3.1/4.3.300_Гидроакустические_преобразователи/README.md

@@ -0,0 +1,73 @@
+![1](1.png)
+# 4.3.300 Гидроакустические преобразователи
+## Содержание
+1. Что такое гидроакустический преобразователь?
+2. Классы гидроакустических преобразователей
+3. Магнитострикционные
+- Конструкции магнитострикционных преобразователей
+- Технические характеристики магнитострикционных преобразователей
+4. Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей
+5. Вопросы
+6. Список литературы
+## Что такое гидроакустический преобразователь?
+**Гидроакустический преобразователь** представляет собой техническое устройство, которое преобразует электрические колебания в механические, или, наоборот, механические колебания в электрические.
+## Классы гидроакустических преобразователей
+Существуют два основных класса гидроакустических преобразователей:
+1. магнитострикционные;
+2. пьезоэлектрические.
+## Магнитострикционные
+В магнитострикционных преобразователях используется явление магнитострикции. Явление  *магнитострикции* заключается в том, что в некоторых ферромагнитных материалах под воздействием магнитного поля возникает деформация, характеризуемая изменением длины образца при расположении его вдоль магнитных силовых линий. Этот эффект называется  *прямым магнитострикционным эффектом*.
+
+Если при возрастании напряженности магнитного поля длина стержня увеличивается, то магнитострикцию называют положительной, а если длина стержня уменьшается, то магнитострикцию называют отрицательной.
+
+График зависимости относительного удлинения различных ферромагнитных материалов от напряженности магнитного поля приведен на рис. 1.
+![2](2.png)
+Характеристика работы магнитострикционного преобразователя без подмагничивания приведена на рис. 2, а с подмагничиванием на рис. 3.
+![3](3.png)
+а с подмагничиванием на рис. 3.
+![4](4.png)
+Характер и степень деформации зависит от материала образца, способа его обработки, величины предварительного намагничивания и температуры.
+## Конструкции магнитострикционных преобразователей
+Любой магнитострикционный преобразователь представляет собой сердечник из магнитострикционного материала, на котором расположена обмотка из гибкого медного провода с водостойкой изоляцией. Сердечник набирается из тонких штампованных пластин. После штамповки пластины отжигаются. Слой окиси, образующийся на поверхности пластин при отжиге, является хорошим изолятором. Изоляция между пластинами препятствует появлению вихревых токов в сердечнике, и таким образом уменьшает потери энергии на нагрев сердечника.
+
+В поисковых приборах наибольшее распространение получили стержневые магнитострикционные преобразователи. Пластины, из которых набирается стержневые преобразователи, имеют прямоугольную форму с прорезями. Пластины набираются в пакет, представляющий собой замкнутый магнитопровод, на стержнях которого уложена обмотка. Для установки постоянных магнитов, с помощью которых осуществляется постоянное подмагничивание преобразователя, в сердечнике предусматриваются продольные пазы. Конструкция стержневого магнитострикционного преобразователя приведена на рис. 4.
+р
+## Технические характеристики магнитострикционных преобразователей
+*Магнитострикционные преобразователи широко применяются в гидроакустической рыбопоисковой аппаратуре благодаря их простоте и надежности.* Эти преобразователи имеют высокую механическую прочность и не подвергаются коррозии в морской воде. При изготовлении преобразователей легко обеспечивается необходимая изоляция обмоток, т. к. для их работы не требуется применение высоких напряжений.
+К недостаткам магнитострикционных преобразователей относятся следующие:
+1. невозможность использования высоких рабочих частот: верхний предел излучаемых частот ограничен частотой 60 кГц;
+2. сравнительно невысокий КПД (20% – 30 %);
+3. низкая чувствительность в режиме приема;
+4. зависимость собственной частоты от температуры.
+## Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей
+
+Работа пьезоэлектрических преобразователей основана на использовании прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта.
+
+*Прямой пьезоэлектрический эффект*  заключается в том, что под действием механических сил, приложенных к кристаллам некоторых веществ, на поверхностях этих кристаллов появляются электрические заряды, величина которых пропорциональна степени деформации.
+Если кристалл поместить между двумя электродами, подключенными к источнику переменного напряжения, то он будет претерпевать деформацию, величина и знак которой зависит от напряженности электрического поля и его полярности. Появление механической деформации под действием электрического поля называется  **обратным пьезоэлектрическим эффектом**.
+Пьезоэлектрическим эффектом обладают многие вещества, как из числа существующих в природе, так и полученных искусственным путем. Из природных материалов наиболее ярко выраженным пьезоэлектрическим эффектом обладают кристаллы кварца (SiO2).
+Для изготовления антенн гидроакустических приборов наиболее часто применяется титанат бария (BaTiO3). Этот материал представляет собой пьезокерамику, получаемую путем обжига смеси порошков двуокиси титана и углекислого бария при температуре 1400º.
+Затем образцы шлифуются, и на них наносятся электроды путем вжигания серебра в рабочие грани керамики. После этого керамику поляризуют.
+## Вопросы
+1. Выберите верное определение "Гидроакустического преобразователя"
+- Гидроакустический преобразователь представляет собой электрическое устройство, которое преобразует магнетические колебания в механические, или, наоборот, механические колебания в магнетические.
+- **Гидроакустический преобразователь представляет собой техническое устройство, которое преобразует электрические колебания в механические, или, наоборот, механические колебания в электрические.**
+- Гидроакустический преобразователь представляет собой механическое устройство, которое преобразует электрические колебания в механические, или, наоборот, механические колебания в электрические.
+
+2. Какой КПД в магнитострикционных преобразователях
+- **20% – 30 %**
+- 40% – 50%
+- 60% – 70 %
+
+3. Что применяется для изготовления антенн гидроакустических приборов?
+-  **титанат бария**
+-  хлорид натрия
+-  оксид железа
+
+4. Сколько основных классов гидроакустических преобразователей существует?
+- **2**
+- 3
+- 4
+## Список литературы
+1. **[Studopedia.ru](https://studopedia.ru/3_103134_gidroakusticheskie-antenni.html)**
+2. **[Findpatent.ru](https://findpatent.ru/patent/216/2167501.html)**