Ultrasonik emitent. Təkmilləşdirilmiş ultrasəs silahı "Igla-m" Vanna təmizləmək üçün sualtı transduserlərin optimal sayı

İxtira ultrasəs texnologiyasına, xüsusən də intensivləşdirmə qurğularına aiddir texnoloji proseslər maye mühitdə və maşınqayırma, elektron, əczaçılıq, cihazqayırma və nüvə enerjisi sənayesində istifadə oluna bilər. MƏHSUL: ultrasəs pyezokeramik çeviriciyə ən azı bir emitterin şüalanma membranının deşiyinə quraşdırılmış korpusu daxildir, onun dalğa ötürməsi qaynaq vasitəsi ilə korpusa bağlanır, əlavə olaraq əyilmə vibrasiyasını söndürmək üçün damper rolunu oynayır. aqressiv mühitlərdə əməliyyat, korpus, emitent və dalğa kılavuzu titandan hazırlanır. Korpusda bir neçə emitent quraşdırarkən, aralarındakı məsafə tercihen ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun dörddə birinə bərabər seçilir. Hazırkı ixtira çeviricinin dizaynını sadələşdirir, aqressiv mühitlərdə işləyərkən ultrasəs vibrasiyalarının səmərəliliyini artırır və səslənən mayenin sızmasına qarşı korpusun etibarlı möhürlənməsini təmin edir. 4 w.p. f-ly, 4 xəstə.

RF patentinin təsvirləri 2448782

İxtira ultrasəs texnologiyasına, yəni maye mühitdə texnoloji proseslərin intensivləşdirilməsi üçün cihazlara aiddir: hissələrin təmizlənməsi, çıxarılması, aşındırılması, hopdurulması və maşınqayırma, elektrik, elektron, əczaçılıq sənayesi, cihazqayırma və nüvə enerjisində istifadə edilə bilər.

Bir sıra ultrasəs piezoelektrik çeviricilər məlumdur ki, onların daxili qurğusunun maye mühitin xarici təsirindən möhürləyici elementləri flüoroplastik və ya rezin möhürlər şəklində hazırlanır. Onların hamısının ümumi çatışmazlığı var: güclü piezoelektrik çeviricilərə quraşdırıldıqda, ultrasəsin təsiri altında zamanla məhv olurlar, nəticədə maye korpusa sızır və emitentlər sıradan çıxır. (Bax RF faydalı model patenti № 66700, B06B 1/06 "Ultrasəs piezokeramik çevirici", nəşr. 11/10/2005, eləcə də ixtira üçün RF patenti № 20090013, H04R 17/00 "Müvəkkil transduserlər" , nəşr. 09/10/1997)

Beləliklə, bütün bu cür çeviricilərin istifadəsi məhduddur.

Hamamda mayenin səslənməsi üçün suya batırılan ultrasəs çeviricisi də məlumdur ki, bu da piezoelektrik plitə, membran və transduserin vannaya bərkidilməsi üçün elementdən ibarətdir. Transduserin daxili boşluğunu maye sızmasına qarşı möhürləmək üçün korpusun yivində quraşdırılmış sızdırmazlıq halqası istifadə olunur. Daha böyük bir səs sahəsini əhatə etmək üçün bir sıra bir hamamda bir neçə çevirici birləşdirilir. Ancaq hətta bu çeviricidə möhürlənmə problemi həll edilməmişdir, çünki sızdırmazlıq halqasının aşınması və yivli əlaqənin gevşetilməsi səbəbindən maye korpusun daxili boşluğuna daxil ola bilər. (30 mart 1994-cü ildə nəşr olunmuş 2009720 nömrəli ixtira üçün RF patentinə baxın, B06B 1/06 "Hamamda mayenin sonikasiyası üçün ultrasəsli yüksək tezlikli çevirici")

Mayenin səslənməsi üçün ultrasəs pyezokeramika çeviricisi də məlumdur, onun tərkibində radiasiya yastığı, pyezoelektrik paket, möhkəmləndirici sancaq, flanş, O-halqa, qayka, vannaya bərkidilmə üçün sancaq, akustik ayırıcı membran var. çıxıntı və damper. Bu vəziyyətdə, flanş və membranın çıxıntısı qaynaqla sərt şəkildə bir-birinə bağlanır. Əlavə sızdırmazlıq rezin və ya flüoroplastik halqa ilə həyata keçirilir, bu da qozun saplama boyunca hərəkət etməsi ilə hamamın dibinə çəkilir.

Bükülmə vibrasiyasının görünüşünə qarşı sönümləmə plastik bir üzük tərəfindən həyata keçirilir. (Bax SSRİ Müəllif şəhadətnaməsi № 1622025, B06B 1/06 "Mayenin sonikasiyası üçün ultrasəs piezokeramik çevirici", nəşr. 23.01.1991)

Bu dizaynın əsas çatışmazlığı çeviricinin vannanın dibinə bərkidilməsinin mürəkkəbliyidir, bundan əlavə, möhür kimi istifadə edilən rezin və ya flüoroplastik halqa, ötürücünün səsləndiyi mayedən etibarlı uzunmüddətli sızdırmazlığını təmin etmir, xüsusən də turşuların və ya qələvilərin aqressiv məhlulu halında.

Qaynaq və yivli birləşmə şəklində bərkitmə elementi ilə konteynerin dibinin xarici tərəfində quraşdırılmış emitentli ultrasəs pyezokeramik çevirici də məlumdur. (Bax. Faydalı Model Sertifikatı RF No. 35250, IPC B06B 1/06, nəşr 10.01.2004.) Bu ultrasəs pyezokeramik çevirici mayenin, o cümlədən konteynerin təmizlənməsi üçün cihazda istifadə olunur. xaricdən yapışdırılır. Bu halda, bərkitmə elementi qaynaq yolu ilə çənin dibinə möhkəm bərkidilmiş daxili saplı bir qol şəklində hazırlanır və emitent onu qoluna qədər vidalamaq imkanı ilə xarici iplə təmin edilir. tankın dibində dayanır. Bu cihazda, rəsmdən göründüyü kimi, emitentləri kənardan tankın dibinə yapışdırmaqla, sızdırmazlıq problemi tamamilə həll olunur. Bununla belə, bu vəziyyətdə ultrasəs titrəyişlərinin intensivliyinin itirilməsinin qarşısını almaq mümkün deyil, çünki sonuncular, ilk növbədə, damar divarı vasitəsilə ötürülür, ikincisi, yivli birləşmədə mütləq bir son boşluq yaranır. radiasiya gücünün qismən itkisi də müşahidə olunacaq, çünki tankın dibinin səthinə və emitentin ucuna mükəmməl uyğunlaşmaq demək olar ki, mümkün deyil.

Buna görə də, yivli əlaqəni aradan qaldıraraq dizaynı sadələşdirmək lazımdır. İxtiranın məqsədi analoqların və prototiplərin çatışmazlıqlarını aradan qaldırmaq, yəni ötürücünün səslənən mayenin sızmasından tam möhürlənməsini təmin etmək və işçi mayeyə mümkün olan maksimum radiasiya gücünə nail olmaqdır.

Problem məhsulun emalı üçün qabda olan mayenin özünü birbaşa səsləndirməklə, eyni zamanda ultrasəs çeviricisinin membranının əyilmə vibrasiyasını neytrallaşdırmaqla həll olunur.

Mayedəki ultrasəs titrəyişlərinin intensivliyinin eyni vaxtda artması ilə çeviricinin dizaynını sadələşdirməkdən ibarət olan texniki nəticə, ən azı bir emitentin radiasiya membranının və ya kanalın deşiyinə quraşdırılması səbəbindən əldə edilir. dalğa ötürücüsünün səslənən maye ilə birbaşa təması mümkün olan korpusun membran dibi, bu halda, aşağı akustik müqavimətə malik materialdan (titan) hazırlanmış dalğa ötürücü, qaynaq tikişi ilə çevirici korpusa hermetik şəkildə bağlanır. həyata keçirir əlavə funksiyaşüalanan membranın əyilmə vibrasiyasını sönümləmək üçün amortizator. Emitentin gövdəsi ilə qaynaqlanmış tikişlə yüksək keyfiyyətli əlaqəni təmin etmək üçün onun dalğa bələdçisi bütün perimetri boyunca membran dibinin açılışını 2 ilə örtən çiyin şəklində başı olan T şəklində hazırlanmışdır. -5 mm, eyni metaldan homojen birləşmə zonası təşkil edir və titandan hazırlanmış emitent dalğa ötürücü onu aqressiv mühitlərdə istifadə etməyə imkan verir və ən əsası titan aşağı akustik müqavimətə malikdir, bu da enerji itkisini minimuma endirməyə kömək edir. səslənən maye ilə təmasda olan emitent dalğa qurğusunda ultrasəs titrəyişlərinin.

Ultrasəs pyezokeramika çeviricisi yenidir, çünki əlavə bəndlər daxil olmaqla, iddialarda əks olunan təklif olunan xüsusiyyətlər dəsti məlumat mənbələrində tapılmamışdır.

Təklif olunan ultrasəs pyezokeramik çevirici kimi texniki həll ixtiraçılıq səviyyəsinə malikdir. Fakt budur ki, sənayedə, xüsusən də istilik mübadiləsi sistemlərində, turşular və qələvilər şəklində aqressiv mühitin məhlullarından istifadə edərkən, hissələrin və mexanizmlərin səthindən davamlı duz yataqlarını və müxtəlif tərəziləri çıxarmaq lazımdır. Belə zərərli çöküntüləri aradan qaldırmaq üçün güclü ultrasəs radiasiya tələb olunur, eyni zamanda ultrasəs çeviricisi yığcam bir forma malik olmalı və aqressiv mühitlərə tab gətirməlidir. Təklif olunan ultrasəs pyezokeramik çevirici bu tələblərə cavab verir. Transduser korpusunun membranında emitentlərin yüksək sıxlığı, titanın aşağı akustik müqaviməti və emitent dalğa ötürücülərinin işçi səthinin səslənən mayeyə birbaşa məruz qalması intensivliyin minimum fiziki mümkün itkisini təmin etməyə imkan verir. ultrasəs vibrasiyaları və müalicə olunan səthlərdən zərərli çöküntüləri çıxarmaq üçün kavitasiya effektinin mümkün olan maksimum gücü.

Təklif olunan texniki həll aydın deyil, çünki yuxarıda göstərilən qaydada hazırlanmış qaynaq yalnız emitent dalğa ötürücüsünü transduser qutusuna bağlamaq üçün bir element kimi istifadə edilmir, həm də əyilmə vibrasiya damperi kimi xidmət edir. Beləliklə, iki funksiya: əyilmə vibrasiyalarının bərkidilməsi və söndürülməsi bir xüsusiyyətdə birləşdirilir ki, bu da ultrasəs çeviricisinin sadələşdirilməsinə və eyni zamanda ultrasəs radiasiyasının intensivliyinin artmasına səbəb oldu.

Göstərilən struktur fərqi və funksiyaların birləşməsi məlumatda, elmi-texniki ədəbiyyatda və patent materiallarında tapılmadı ki, bu da təklif olunan ultrasəs pyezokeramik çeviricinin qeyri-aşkarlığını və orijinallığını göstərir. Qeyd olunan fərq, fikrimizcə, adi mühəndis dizaynı metoduna aid edilə bilməz.

Prototiplərin istehsalı və sınaqdan keçirilməsi onların məhsuldarlığını göstərdi və ixtiranın təsvirində göstərilən "sənaye tətbiqi" meyarına uyğun gələn texniki nəticənin alınmasını təsdiq etdi.

Transduser korpusu möhürlənmiş dizaynda hazırlanmışdır və sualtı versiya kimi istifadə oluna bilər, lakin o, işçi tankın dibinə də quraşdırıla bilər.

İxtira çertyojlarla təsvir edilmişdir, burada Şəkil 1-də yerli cırılma (yan görünüş) olan ultrasəs pyezokeramika çeviricisinin korpusu, 2-ci şəkil bir cərgədə yerləşdirilən emitentləri olan şüalanma membranını, Şəkil 3-də emitentlər yerləşdirilmiş şüalanma membranını göstərir. iki sıra, rəqəm 4 əks etdirir ümumi forma kəsikli emitentli açıq qablar üçün transduser. Ultrasəs pyezokeramika çeviricisi altındakı deşik 3 olan korpus 1 və ya şüalanma membranı 2, içərisində ən azı bir pyezokeramik radiator 4, o cümlədən çiyinli T-formalı səs keçirici dalğa ötürücü 5 quraşdırılmışdır. 6 və radiasiya səthi 7, pyezoelektrik elementlər paketi 8 , möhkəmləndirici pin 9 və polad qayka 10. Emitentin 4 səs keçirici dalğa ötürücü 5, dibinin 3 dəliyinə və ya şüalanma membranına 2 sərbəst daxil edilir ( şəkil 4), çiyin vasitəsilə 6 şüalanma membranı ilə və ya çənin dibi ilə qaynaq tikişi ilə birləşdirilir 11. Bütün hallarda şüalanma səthi 7, dalğa ötürücü 5 səslənən maye ilə birbaşa təmasda olur, hansı ki ultrasəs titrəyişlərinin intensivliyini artırır. Qaynaq inert qaz mühitində arqon-qövs qaynağı ilə həyata keçirilir. Emitentin 4-ün şüalanma membranı 2 və ya çənin dibi ilə yüksək keyfiyyətli qaynaqlı birləşməsini və əyilmə vibrasiyaları üçün damper kimi tikişin etibarlı işləməsini təmin etmək üçün muncuqların diametri 4-10 mm daha böyük olmalıdır. emitentin diametri d 2, yəni. muncuq 6 bütün perimetri boyunca 3-cü çuxurla ən azı 2 mm üst-üstə düşməlidir və d3 tikişinin xarici diametri muncuq 6 diametrindən 10-12 mm böyük və ya eni 5-6 mm olmalıdır. Çiyin 6 qalınlığı 0,8-1,0 mm diapazonundadır və korpusun divar qalınlığına bərabərdir 1. Bütün ölçülər eksperimental olaraq və mümkünlüyünə görə seçilir. maksimum dişli təmizlənmiş səthlərdən çöküntülərin və ya miqyasların effektiv şəkildə çıxarılmasını təmin etmək üçün səslənən mayeyə ultrasəs vibrasiyaları.

Maksimum ultrasəs keçiriciliyini və aqressiv izlərdə çeviricinin işləmə imkanını təmin etmək üçün onun gövdəsi, emitteri və dalğa ötürücü titandan hazırlanır; Bundan əlavə, titan dalğa ötürücüsünün reflektor rolunu oynayan polad qoz 10 ilə müqayisədə daha az akustik müqavimətə malik olması səbəbindən, radiasiya səthində 7 salınım amplitudası daha yüksək olacaqdır, yəni. emitent 4 səslənən mayeyə akustik enerjinin axını artıraraq birtərəfli şüalanma rejimində işləyir.

Konteynerin böyük ölçüləri və ya çeviricinin radiasiya membranı 2 ilə onların səthində bir (şəkil 2) və ya bir neçə cərgədə (şəkil 3) bir neçə emitent 4 quraşdırıla bilər. Paketin 8-in pyezoelektrik elementlərinə elektrik enerjisi vermək üçün fitinq 12 verilir.Və çeviricinin gövdəsini 1 düzəltmək üçün emal yerində künclər 13 quraşdırılır.

Ultrasonik keramika piezotransduser aşağıdakı kimi işləyir.

Generator tərəfindən təmin edildikdə (şəkildə göstərilmir) elektrik rəqsləri ultrasəs tezliyi (20-25 kHz) pyezoelektrik elementlər paketi üzərindəki fitinq 13 vasitəsilə 8, onlarda pyezoelektrik effektin təsiri altında elektrik enerjisi səs keçirici titan vasitəsilə mexaniki titrəmələrin enerjisinə çevrilir. dalğa ötürücü 5, radiasiya səthi 7 birbaşa səslənən mayeyə daxil olur və onun kavitasiyasına səbəb olur. Kavitasiyanın təsiri altında səslənən mayenin aktiv qarışığı və içərisində mikropartlayışlar baş verir, bunun sayəsində çıxarılan çöküntülərin və tərəzilərin yapışma qüvvələri aradan qaldırılır.

Sıx və vahid bir ultrasəs sahəsi yaratmaq üçün emitentlər 4 kifayət qədər sıx yerləşdirilməlidir, tercihen aralarındakı məsafə dalğa uzunluğunun dörddə birinə bərabər seçilməlidir, yəni. /4.

Təklif olunan çeviricinin yuxarıda göstərilən bütün dizayn fərqləri, eləcə də onun inkişaf etdirdiyi ultrasəs vibrasiyalarının intensivliyi maksimum səmərəlilikdə 2,4-2,7 Vt / sm 2 təşkil edir, bu kimi zərərli texnoloji cəhətdən formalaşmış örtüklərin yapışma qüvvələrini dəf etməyə imkan verir. duz yataqları və ya miqyas.

Təklif olunan çevirici ultrasəs vannalarında və ixtiranın təsvirində göstərilən texniki nəticəni əldə etmək üçün istehsal olunan və sınaqdan keçirilən batırılmış ultrasəs piezokeramik çeviricinin dizaynında həyata keçirilir, yəni. onların effektivliyi, istehsalı asan olduğu, səslənən mayenin sızmasından və ultrasəs vibrasiyalarının yüksək intensivliyindən bədənin etibarlı möhkəmliyini təmin etdiyi təsdiqlənir.

İnformasiya mənbələri

1. Faydalı model üçün RF patenti No 84971, MKI B06B 1/06, G01F 1/66, nəşr. 21/01/2009

3. ABŞ patenti No. 4957669, B068B 3/00, nəşr. 18 sentyabr 1990-cı il

4. Tətbiq E11B 0420190, B068B 1/06, H04R 17/00, nəşr. 04/03/1991

5. Almaniya Federativ Respublikasının ərizəsi No 4014199, B06B 1/06, H04R 17/100, nəşr. 22.11.1990

İDDİA

1. Ultrasəs pyezokeramik çevirici, o cümlədən ultrasəs titrəyişlərinin dalğa ötürücüsü ilə qaynaq üsulu ilə quraşdırılmış emitenti olan korpus, ən azı bir emitentin ön şüalanma membranında və ya korpusun dibində yerləşən keçid çuxurunda quraşdırılması ilə xarakterizə olunur. dalğa ötürücüsünün şüalanan səthinin səslənən maye ilə birbaşa təması mümkünlüyü, akustik şəffaf materialdan hazırlanmış dalğa ötürücü isə əyilmə vibrasiya damperinin əlavə funksiyasını yerinə yetirən qaynaq vasitəsilə çevirici korpusa germetik şəkildə bağlıdır.

2. İddia 1-ə uyğun olaraq ultrasəs pyezokeramik çevirici, onun gövdəsinin və emitent dalğa ötürücüsünün titan və ya paslanmayan poladdan olması ilə xarakterizə olunur.

3. İddia 1-ə uyğun olaraq ultrasəs pyezokeramika çeviricisi, onun xüsusiyyəti, ultrasəs vibrasiya emitentinin dalğa ötürücüsünün onu transduser qutusuna bağlamaq üçün yaxa formasında başlığı olan T-şəkilli olması, yaxası isə ətrafdakı dəliyi örtməsi ilə xarakterizə olunur. bütün perimetri 2-5 mm.

4. İddia 1-ə uyğun olaraq ultrasəs pyezokeramika çeviricisi, onun xarakterik xüsusiyyəti, dalğa ötürücü çiynini transduser korpusu ilə birləşdirən qaynağın eninin 5-6 mm olmasıdır.

5. İddia 1-ə uyğun olaraq ultrasəs pyezokeramik çeviricinin xüsusiyyəti, korpusda bir neçə emitent quraşdırıldıqda, onların arasındakı məsafənin ultrasəs titrəyişlərinin dalğa uzunluğunun dörddə bir hissəsini təşkil etməsidir.

MODERNİZƏ EDİLMİŞ ULTRASƏS TABANASI "İQLA-M"

Ultrasəs elastik dalğalardır yüksək tezlikli. Adətən, ultrasəs diapazonu 20.000-dən bir neçə milyard hers-ə qədər olan tezlik diapazonu hesab olunur. İndi ultrasəs müxtəlif fiziki və texnoloji üsullarda geniş istifadə olunur. Ultrasəsin bioloji obyektlərə aktiv şəkildə təsir etməsi (məsələn, bakteriyaları öldürməsi) 70 ildən çoxdur ki, məlumdur. Skan edən ultrasəs şüası olan elektron avadanlıq neyrocərrahiyyədə güclü fokuslanmış yüksək tezlikli şüa ilə beynin müəyyən hissələrini təsirsiz hala gətirmək üçün istifadə olunur. Yüksək tezlikli vibrasiya daxili toxuma istiləşməsinə səbəb olur.

İndiyə qədər ultrasəs titrəyişlərinin hüceyrəyə fiziki təsiri və hətta DNT strukturlarının mümkün pozulması haqqında müzakirələr gedir. Üstəlik, mikro səviyyədə - bədən quruluşu səviyyəsində deyil, daha incə bir səviyyədə ultrasəs məruz qalmanın zərərli olduğuna dair sübutlar var.

Ultrasəs mexaniki, elektromaqnit və istilik mənbələrindən əldə edilə bilər. Mexanik emitentlər adətən müxtəlif növ aralıq sirenlərdir. Onlar havaya 40 kHz-ə qədər tezliklərdə bir neçə kilovata qədər vibrasiya yayırlar. Mayelərdə və bərk cisimlərdə ultrasəs dalğaları adətən elektroakustik, maqnitostriktiv və piezoelektrik çeviricilər tərəfindən həyəcanlanır.

Sənaye uzun müddətdir ki, üçün cihazlar istehsal edirheyvanlara ultrasəs təsiri, məsələn:

Məqsəd

Miniatür it kovucu geyilə biləndir elektron cihaz(mini fənər qutusunda yığılmışdır), itlər üçün eşidilən və insanlar tərəfindən qəbul edilməyən ultrasəs vibrasiyaları yayan.

Əməliyyat prinsipi

Qurğu itlərin hücumlarından qorunmaq üçün nəzərdə tutulub: müəyyən gücün ultrasəs şüalanması adətən aqressiv iti 3 - 5 metr məsafədə dayandırır və ya uçuşa çıxarır. Ən böyük təsir aqressiv sahibsiz itlərə məruz qaldıqda əldə edilir.

Spesifikasiyalar

Təchizat gərginliyi (1 batareya növü 6F22 (KRONA)), V 9
İstehlak cərəyanı, A 0,15-dən çox deyil
Batareyalar ilə birlikdə çəki, g 90-dan çox deyil

Anladığınız kimi, bu zəif bir oyuncaqdır, lakin biz cihazı daha güclü edəcəyik! Ultrasəs ilə davam edən təcrübələr (), bir sıra maraqlı təkmilləşdirmələr və təkmilləşdirmələr edildi. Beləliklə, iki ultrasəsin canlı orqanizmə təsirinin inqilabi üsulu (təbii olaraq mənfi).bir neçə herts fərq tezliyi olan emitentlər. Yəni, bir emitentin tezliyi, məsələn, 20000 Hz, digərinin tezliyi isə 20010 Hz-dir. Nəticədə, onultrasəs şüalanması infrasonovoe, dağıdıcı təsiri çox artırır!

Sxem standartdır, üç üçün CD4069 + gücləndiricidə generator N-P-N tranzistorları. 1 A-a qədər cərəyanda ən azı 12 V enerji təchizatı.

İstiqamət effektini artırmaq üçün silindrik səs rezonatorlarından istifadə edirik. Onların rolunu tozsorandan adi nikellə örtülmüş boru oynayacaq.Sadəcə tozsoranı xarab etməyin, boru bazarda və ya ehtiyat hissələri mağazasında ayrıca satılır.

Eksperimental olaraq müəyyən edilmiş uzunluğa (təxminən bir neçə santimetr) iki parça kəsdik və onları 5GDV-4 tipli HF başlarına və ya başqalarına yapışdırdıq. Avtomobilin egzoz borusu üçün ikiqat nozzle ala bilərsiniz, quraşdırma daha rahatdır və effekt daha da yaxşı olacaq.

Tweeterləri içəriyə daxil edirik, arxada lövhəni batareya ilə quraşdırırıq.

Ultrasəs insanlar tərəfindən eşidilməyən, tezliyi 20 kHz-dən çox olan elastik akustik dalğalardır. Aşağı tezlikli (20 ... 100 kHz), orta tezlikli (0,1 ... 10 MHz) və yüksək tezlikli (10 MHz-dən çox) ultrasəs vibrasiyasını ayırmaq adətdir. Megahertz yüksəkliyinə baxmayaraq, ultrasəs dalğaları radio dalğaları və radiotezliklərlə qarışdırılmamalıdır. Bunlar tamamilə fərqli şeylərdir!

Fiziki təbiətinə görə ultrasəs adi səsli səsdən fərqlənmir. Səs və ultrasəs dalğaları arasındakı tezlik sərhədi şərtidir, insanın eşitmə qabiliyyətinin subyektiv xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. İstinad üçün qeyd edək ki, yüksək tezlikli titrəmələr heyvanlar (o cümlədən ev heyvanları) tərəfindən yaxşı hiss olunur və yarasalar və delfinlər üçün onlar həyati əhəmiyyət kəsb edir.

Qısa dalğa uzunluğuna görə ultrasəs maye və bərk cisimlərdə yaxşı yayılır. Məsələn, suda ultrasəs dalğaları havadan təxminən 1000 dəfə az zəifləyir. Buradan onların tətbiqinin əsas sahələrini izləyin: sonar, məhsulların dağıdıcı yoxlanması, "səs görmə", molekulyar və kvant akustikası.

Ultrasəs vibrasiyasını yaratmaq üçün aşağıdakı növ emitentlərdən istifadə olunur (İngiliscə "ultrasəs çeviricisi"):

Pyezokeramika (piezo);

elektrostatik (elektrostatik);

Elektromaqnit (elektromaqnit).

Sonuncu seçim üçün, hətta 20 ... 40 kHz yaxın ultrasəs diapazonunda siqnal yaratmaq üçün kifayət qədər səmərəliliyə malik olan adi yüksək tezlikli audio dinamiklər də ("tvitlər" jarqonunda) uyğun gəlir.

Pyezokeramik ultrasəs çeviriciləri (Cədvəl 2.10), bir qayda olaraq, tezliyə uyğun piezo qəbulediciləri ilə tandemdə istehsal olunur. "Ultrasəs tandeminin" tipik parametrləri: rezonans tezliyi 37...45 kHz, 30 sm məsafədə səs təzyiqinin səviyyəsi - 95...105 dB(A), əməliyyat gərginliyi 12…60 V, tutum 1000…3000 pF, ötürücü çıxış empedansı 200…500 Ohm, qəbuledicinin giriş empedansı 10…30 kOm.

Cədvəl 2.10. Ultrasəs emitentlərinin parametrləri

Ultrasonik piezoelektrik emitentlərin plitələrinə birqütblü deyil, bipolyar impulslar tətbiq etmək tövsiyə olunur, yəni. fasilələrdə gərginlik yaratmaq tərs polarite. Bu, emitentin ekvivalent tutumunun sürətlənmiş boşalmasına və performansın artmasına kömək edir.

Şəkildə. 2.53, a ... l ultrasəs emitentlərinin MK-yə qoşulması üçün diaqramlardır. Bipolyar impulslar yaratmaq üçün tranzistor körpüləri və izolyasiya transformatorları geniş istifadə olunur. Nəsil tezliyi azaldılırsa, yuxarıda göstərilən sxemlər səsli diapazon üçün "bir-bir" uyğun olacaq, yəni. əvvəllər hesab edilən səs pyezokeramik emitentlər üçün.

düyü. 2.53. Ultrasonik emitentləri MK-ya bağlamaq üçün sxemlər (başlanğıc):

a) L1 induktorundan istifadə edərək BQ1 ultrasəs çeviricisinə tətbiq olunan dalğa formasının hamarlanması. Rezistor R1 amplitudu tənzimləyir;

b) VT1, VT2 tranzistorları MK-dən qısa impulslarla növbə ilə açılır. Etibarlılıq üçün böyük icazə verilən kollektor cərəyanı olan tranzistorları seçməlisiniz ki, onlar L1 induktorunun aşağı ohmik müqaviməti ilə uğursuz olmasınlar.

c) kondansatör C1 siqnalı fərqləndirir və ultrasəs piezoelektrik BQ1-ni bipolyar enerji mənbəyinə qoşmağa imkan verən daimi komponenti aradan qaldırır;

d) aşağı güclü ultrasəs ötürücü. Bölücü R1, R2 siqnal qəbul edərkən ADC MK-nın iş nöqtəsini və siqnal ötürərkən çıxış impulslarının amplitüdünü müəyyən edir;

e) ultrasəs məsafəölçən ötürücü. Nəbz tezliyi 36…465 kHz-dir, BQ1 emitentindəki gərginlik 50…100 V-dir (maksimum kondansatör C3 tərəfindən seçilir). VD1, VD2 diodları siqnalı qəbulediciyə məhdudlaşdırır. Transformator 77, sargılarda I, II, 100 ... 200 növbəli PEV-0,3 telinin III sarımında (M2000HM K10x6x5 üzük) PEV-0,08 növbəsini ehtiva edir; HAQQINDA

Şəkil haqqında. 2.53. Ultrasonik emitentləri MK-yə bağlamaq sxemləri (davamı):

f) ərizə məntiq çipi DD1 aparatı bir qolun tranzistorlarının eyni vaxtda açılmasını aradan qaldırır. DD1.l ... DD13 çeviricilərinin eyni vaxtda olmayan keçidi və tranzistorların I-V xüsusiyyətlərinin yayılması səbəbindən güc dövrəsində meydana gələn impuls səs-küyü L /, C1 filtri ilə aradan qaldırılır. VD1 ... VD4 diodları BA1 audio tvitinin (10GD-35, 6GD-13, 6GDV-4) daha güclü ultrasəs piezo emitentlə əvəz edilməsi halında quraşdırılır;

g) DD1 çipində bir gərginlik dublyor istifadə edərək BQ1 emitentinin gücünü artırmaq və artan güc + 9 ... + 12 V. Transistor VT1 məntiq səviyyələrinə uyğundur;

h) BQJ emitentində gərginliyin amplitudasının artması +9 V-lik təchizatı gərginliyinin artması və L1 induktorunda enerjinin yığılması hesabına baş verir.

Və) FETs K77, VT2 (IRF7831-i əvəz edir) keçid zamanı enerji itkilərini azaldır. R1, R2 rezistorları MK yenidən işə salındıqda tranzistorların açılmasının qarşısını alır; HAQQINDA

Şəkil haqqında. 2.53. Ultrasonik emitentləri MK-ya bağlamaq üçün sxemlər (son):

j) Ultrasəs exolocator 40 kHz tezliyində işləyir və 0,4 ms müddətində impulslar yaradır. Pyezoelektrik BQ1 (Murata) üzərində siqnalın amplitudası 160 V-a çatır. İnduktivlik ikincil sarğı transformator T1 piezoelektrik BQ1-in tutumu ilə birlikdə əmələ gəlir salınım dövrəsi 40 kHz-ə yaxın tezlikə köklənmişdir. Transformatorun ilkin sarğısının endüktansı T1 - 7,1 MK H, ikincil - 146 MK H, keyfiyyət əmsalı Q> 80;

k) ultrasəs hidroionizatoru 1,8 ... 2 MHz tezliyində işləyir. Transformator T1 üç nüvəyə sarılır 50BH K20x 10×5. I və II sarımlarda üç qatlanmış PEV-0,3 telinin 4 növbəsi, III sarğı - PEV-0,3 telinin 12 dönüşü var. Bobin L1, 1 mm addım ilə 8 mm diametrli bir mandreldə 5 növbə PEV-0.8 teli ehtiva edir. BQ1 emitentinin diametri 30 mm-dir (PZT piezoseramik). Rezistor R1, VT1 drenajında gərginlik artımlarını azaldır.

Emitentlər (ultrasəs) əks-səda cihazlarında fəal şəkildə istifadə olunur. Qəbuledicilərdə əlavə qurğular istifadə olunur. Müasir modifikasiyalar yüksək tezlik ilə seçilir və yaxşı keçiriciliyə malikdir. Emitentin həssaslığı bir çox amillərdən asılıdır. Modellərin ümumi müqavimət səviyyəsinə təsir edən terminallardan istifadə etdiyini də qeyd etmək lazımdır.

Cihaz diaqramı

Cihazın standart sxemində iki terminal və bir kondansatör var. Çubuq 1,2 sm və ya daha çox diametrdə istifadə olunur.Sistemin işləməsi üçün maqnit üçün neodim növü tələb olunacaq. Hər hansı bir emitentin altındakı bir stend var. Kondansatörlər genişləndirici və ya terminallar vasitəsilə bağlana bilər. Selenoidin sarılması 4 mikron keçiriciliklə istifadə olunur.

Üzük modifikasiyası

Halqalı sualtı ultrasəs çeviriciləri adətən əks-səda cihazları üçün istehsal olunur. Əksər modellərdə dipol kondansatörlər var. Onların altındakı astarlar rezindən seçilir. Cihazlarda müqavimətin ümumi səviyyəsi bu tipdən 50 ohm-a bərabərdir. Terminallar adapterli və adaptersiz istifadə olunur. Selenoidin yuxarı hissəsində qoruyucu bir üzük var. Çubuq ən azı 2,2 sm diametrdə istifadə olunur.Bəzi hallarda mühafizə sistemi olan kanal tipli kondansatörlər istifadə olunur. Onların axıdılması keçiriciliyi ən azı 5 mikrondur. Bu vəziyyətdə tezlik çox fərqli ola bilər. Bu vəziyyətdə çox şey elementin həssaslığından asılıdır.

Həyət aparatı

Bir yar ilə bir nəmləndirici üçün ultrasəs emitter çox yaygın hesab olunur. Nəzərə alsaq ki, onun üç kondansatoru var. Bir qayda olaraq, onlar üç kanallı tipdə istifadə olunur. Bu tip emitentlər üçün ümumi müqavimət səviyyəsi 55 ohm təşkil edir. Onlar tez-tez əks-səda cihazlarına və aşağı tezlikli qəbuledicilərə yerləşdirilir. Həmçinin modellər çeviricilər üçün uyğundur. Diametri 4,5 sm və daha çox olan maqnitlərdən istifadə olunur.Standlar latun və ya poladdan hazırlanır. Boşaltma zamanı keçiricilik 5,2 Mk-dan çox deyil.

Bəzi modifikasiyalar yuxarı yar ilə istifadə olunur. Bir qayda olaraq, stenddən yuxarıda yerləşir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, tək qütblü adapterləri olan emitentlər var. Solenoidlər yalnız yüksək keçiriciliklə onlar üçün uyğundur. Cihazın yuxarı hissəsində bir neçə üzük istifadə olunur. Boşaltma həssaslığı təxminən 10 mV-dir. Rezistor kondensatorlarındakı dəyişiklikləri nəzərə alsaq, onların ümumi müqavimət səviyyəsi maksimum 55 ohm-a çatır.

İkiqat dolama modeli

Bu yaxınlarda gücləndirici ilə ikiqat sarımlı emitentlər (ultrasəs) istehsal edilmişdir. Bu cür cihazlar çeviricilərdə fəal şəkildə istifadə olunur. Bəzi emitentlər ikiqat kondansatörlə hazırlanır. Sargılar geniş lentlə istifadə olunur. Çubuqlar 1,3 sm diametrdən uyğun gəlir Terminalların keçiriciliyi ən azı 5 mikron olmalıdır. Cihazların tezliyi bir çox amillərdən asılıdır. İlk növbədə, çubuğun diametri nəzərə alınır. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, genişləndiricilər astarlı və astarsız istifadə olunur.

Öz əlinizlə reflektor əsaslı emitentlər

Reflektorlardan öz əllərinizlə ultrasəs emitter edə bilərsiniz. İlk növbədə, bir neodimium maqnit hazırlanır. Stend təxminən 4,5 sm genişlikdə istifadə olunur, vuruşun yalnız çubuqdan sonra quraşdırılmasına icazə verilir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, maqnit astar üzərində sabitlənir və üzüklə bağlanır.

Cihaz üçün terminallar dirijor növü seçilir. Boşaltma zamanı keçiricilik təxminən 6 mikron olmalıdır. Bu tip emitentlər üçün ümumi müqavimət səviyyəsi 55 ohm-dan çox deyil. Kondansatörlərdən istifadə olunur fərqli tip. Birbaşa reflektorlar kiçik qalınlıqda seçilir. Elementləri quraşdırmaq üçün filmə bükülmüş çubuğun yuxarı hissəsini istifadə etməli olacaqsınız. Bu vəziyyətdə, terminalların üst-üstə düşməməsi vacibdir.

Səs-səda səsləri üçün cihazlar

Echo sounders üçün emitentlər (ultrasəs) yaxşı keçiriciliyə malikdir. Standart model üçün çubuğun diametri 2,4 sm-dir.Üzüklər adətən sıx uyğun tipdə istifadə olunur. Müasir modellər konusvari dayaqlarla hazırlanır. Onlar yüngül çəkiyə malikdirlər və yüksək rütubət şəraitində işləyə bilərlər. Solenoidlər müxtəlif diametrlərdə istifadə olunur. Elektrik lenti cihazların altına sarılmalıdır. Lazım gələrsə, əks-səda siqnalı üçün emitent müstəqil olaraq edilə bilər. Bu məqsədlə kondansatörlər iki kanallı tipdən istifadə olunur. 2,2 sm çubuqlu bir cihazı nəzərdən keçirsək, onun ümumi müqavimət səviyyəsi 45 ohm olacaqdır.

Balıq axtaranlar üçün dəyişikliklər

Balıq axtaranlar üçün emitentlər (ultrasəs) müxtəlif keçiriciliyə malik terminallarla istehsal olunur. Ən populyar adapterlər və 12 mV həssaslıq ilə dəyişikliklərdir. Bəzi cihazlar kompakt tək kanallı kondansatörlərlə təchiz edilmişdir. Yüklədikdə onların keçiriciliyi 2 mikrondur. Emitörlərdəki maqnitlər müxtəlif diametrlərdə quraşdırılır.

Əksər modellər aşağı stendlərlə hazırlanır. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, qurğular yüksək tezlikliliyi ilə seçilir. Terminallar yaxşı keçiriciliyə malikdir, lakin bu vəziyyətdə çox şey çubuğun qalınlığından asılıdır. Sarımın yuxarı hissəsində qoruyucu üzüklər quraşdırılmışdır. Emitentin keçiriciliyini artırmaq üçün həssaslığı 15 mV olan terminallar istifadə olunur.

Aşağı empedanslı modellər

Aşağı hava nəmləndiricisi üçün ultrasəs emitenti kompakt ölçüsü ilə seçilir. Sarımlar 0,2 sm qalınlığında istifadə olunur.Maqnitlər stendlərə və ya astarlara quraşdırılır. Terminallar cihazın yuxarı hissəsində sabitlənmişdir. Standart modifikasiyaya üç kondansatör daxildir.

Ümumi müqavimət göstəricisi 30 ohm-dan çox deyil. Bəzi modellər üçün kondansatörlər iki kanallı tipdə istifadə olunur. Bu halda keçiricilik təxminən 2 mikron təşkil edir. Böyük diametrli çubuqları olan dəyişikliklər də var. Onlar əks-səda cihazlarında istifadə olunur. Emitentlərin əksəriyyəti xüsusi olaraq çeviricilər üçün hazırlanır. Clamp üzükləri rezin və ya plastikdən hazırlanır. Orta hesabla, modifikasiyanın çubuğunun diametri 2,2 sm-dir.

Yüksək empedanslı cihazlar

Bu tip dəyişikliklər, bir qayda olaraq, qəbuledicilər üçün edilir. Onların ümumi keçiricilik səviyyəsi 4 mikrondur. Əksər cihazlar əlaqə terminallarından işləyir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, 15 mV həssaslığa malik cihazlar var. Modifikasiya üçün kondensatorlar üç kanallı tip seçilir. Rezistor modelləri də var. 55 ohm-dan başlayan ümumi müqavimət səviyyəsinə malikdirlər. Güclü bir ultrasəs emitterində maqnitlər yalnız neodimium tipində quraşdırılır. Orta hesabla hissənin diametri 4,5 sm-dir.Stendlər örtüklər və ya qoruyucu izolyasiya filmləri ilə istehsal edilə bilər.

Unijunction kondansatörlü modellər

Bu tip cihazlar 5 mikron səviyyəsində keçiriciliyi təmin etməyə qadirdir. Onlar kifayət qədər yüksək həssaslığa malikdirlər. Ultrasonik çeviricinin üzərindəki çubuqlar 2 sm və ya daha çox diametrdə quraşdırılır.Sariqlər yalnız rezin üzüklərlə istifadə olunur. Cihazların altındakı dipol terminallar istifadə olunur. Yüklədikdə ümumi müqavimət səviyyəsi 5 ohm-dur. Kondansatörlərin genişləndiricilər vasitəsilə emitentlərə quraşdırılmasına icazə verilir. Yenilənmə üçün aşağı tezliklər adapterlərdən istifadə olunur.

Lazım gələrsə, iki kondansatörə dəyişiklik edə bilərsiniz. Bunun üçün terminallar 2,2 mikron keçiriciliklə quraşdırılır. Çubuq kiçik bir diametrlə seçilir. Qısa bir alüminium ərintisi stendi tələb olunduğunu da qeyd etmək lazımdır. Elektrik lenti terminallar üçün izolyasiya kimi istifadə olunur. Emitentin yuxarı hissəsinə iki üzük bağlanır. Kondansatörlər birbaşa dipol genişləndiricisi vasitəsilə quraşdırılır. Ümumi müqavimət səviyyəsi 35 ohm-dan çox olmamalıdır. Həssaslıq terminalların keçiriciliyindən asılıdır.

Tibb Fakültəsi

1 kurs

1 semestr

1 axın

Mühazirə №5

"Ultrasəs"

Tərtib edən: Babenko N.I.

2010

Ultrasəs və onun istehsalı. Ultrasonik emitentlər.

Ultrasəs uzununa dalğalar şəklində elastik mühitlərdə yayılan 20.000 Hz-dən çox tezliyə malik mexaniki vibrasiyadır. Ultrasəs mənbələri bunlardır:

1. Təbii:

2. Süni:

akustik-mexaniki çeviricilər;

elektroakustik çeviricilər (pyezoelektrik, maqnitostriktiv).

Ultrasəsin təbii mənbələri insan əli ilə yaradılmayan və təbiətdə müstəqil olaraq mövcud olan mənbələrdir.

Canlı mənbələr: çəyirtkələr, kriketlər, balıqlar, yarasalar, delfinlər. Qeyri-canlı mənbələr: külək, dağlarda sürüşmə, zəlzələ.

Ultrasəsin süni mənbələrinə akustik çeviricilər deyilir, çünki onlar mexaniki və ya elektrik enerjisini ultrasəs titrəyişlərinin enerjisinə çevirirlər.

Akustik-mexaniki çeviricilər mayenin və ya qazın axını kəsildikdə ultrasəs titrəyişlərinin baş verdiyi çeviricilərdir. Nümunələr: Galton fiti, ultrasəs siren.

Elektroakustik çeviricilər, alternativ elektrik və ya maqnit sahələrinin müəyyən maddələrə təsir göstərdiyi zaman ultrasəs vibrasiyalarının baş verdiyi belə çeviricilərdir.

Pyezoelektrik çeviricilər (piezo - təzyiq) ultrasəs yaratmaq üçün tərs pyezoelektrik effekt fenomenindən istifadə edən çeviricilərdir.

Pyezoelektrik effekt birbaşa və tərs ola bilər.

Birbaşa pyezoelektrik effekt mexaniki gərginliyin (sıxılma, gərginlik, əyilmə) təsiri altında bəzi kristalların (piezodielektriklər) səthində yüklərin görünməsindən ibarətdir. Şəkil 1.

Birbaşa piezoelektrik effektlə:

səthdəki yükün böyüklüyü tətbiq olunan mexaniki gərginliyə mütənasibdir;

yükün işarəsi mexaniki hərəkətin istiqaməti ilə müəyyən edilir.

heç bir təsir sıxılma uzanan

Tərs piezoelektrik effekt dielektrik dəyişən elektrik sahəsinə yerləşdirildikdə onun ölçüsündə (deformasiyasında) dəyişiklik hadisəsidir.

Pyezoelektrik xüsusiyyətlərə malik olan maddələrə pyezoelektriklər və ya pyezodielektriklər deyilir: Roşel duzu, barium titanat, kvars.

Maqnitostriktiv çeviricilər ultrasəs çıxarmaq üçün maqnitostriksiya fenomenindən istifadə edən çeviricilərdir. Maqnitostriksiya, dəyişən maqnit sahəsinin təsiri altında bəzi ferromaqnit maddələrin formalarının (ölçülərinin) dəyişməsi hadisəsidir.

Bu maddələrə aşağıdakılar daxildir:

Nikel və onun ərintiləri;

Kobalt və onun ərintiləri;

Ferritlər dəmir, nikel, sink oksidlərinə əsaslanan keramika birləşmələridir.

Bobin içərisinə çubuq şəklində bir maddə yerləşdirilir. Bobin ultrasəs tezliyinin dəyişən elektrik gərginliyi mənbəyinə qoşulduqda, elektrik cərəyanı maqnit komponenti ilə çubuqda hərəkət edir və cərəyanın tezliyi ilə onun deformasiyasına (uzanmasına) səbəb olur. Şəkil 2