dolgopolov.md 11 KB
Содержание
- Что такое гидроакустический преобразователь?
- Классы гидроакустических преобразователей
- Магнитострикционные
- Конструкции магнитострикционных преобразователей
- Технические характеристики магнитострикционных преобразователей
- Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей
- Вопросы
- 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:
- магнитострикционные;
- 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.
Характеристика работы магнитострикционного преобразователя без подмагничивания приведена на рис. 2, а с подмагничиванием на рис. 3.
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.
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:
- невозможность использования высоких рабочих частот: верхний предел излучаемых частот ограничен частотой 60 кГц;
- сравнительно невысокий КПД (20% – 30 %);
- низкая чувствительность в режиме приема;
- 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