Проектирование ультразвуковых излучателей (Технологическая часть), страница 2

На нижнем конце стержня имеемся управляющее кольцо 6. Это кольцо входит в ради-альный зазор 10 электромагнита. Возбуждающая катушка электромагнита наматывается на центральный полюс магнита 8 и служит первичной обмоткой трансформатора. Вторичной обмоткой является управляющее кольцо, которое образует один виток. Подмагничивание электромагнита осуществляется катушкой 9.

В некоторых случаях вместо электромагнита могут применяться постоянные магниты, изготовленные из сплава альнико или магнико. Излучатели этого типа имеют очень острую резонансную кривую, вследствие чего даже незначительные  отклонения частоты возбуждения от резонансной вызывают значительное уменьшение амплитуды колебаиий. Поэтому для питания таких излучателей применяются специальные устройства с емкостным датчиком, присоединенчым к вибрирующему концу стержня.

Рис.4.6. Электродинамический излучатель ЭД-С

Электродинамический излучатель ЭД-М, использующий мембрану (рис. 4.7), состоит из четырех набранных из пластин подковообразных магнитов 1, возбуждаемых переменным током, проходящим по катушке 2, воздушные зазоры этих магнитов входит управляющее кольцо 3, соединенное с мемрбоаной 4.

 


Рис.4.7. Электродинамический излучатель ЭД-М

3. Магнитострикционные излучатели

При изготовлении магнитострикционных излучателей вырубка пластин нужной формы и размера производится из листового материала (толщиной 0,05—0,1 мм) аналогично вырубке пластин для обычных трансформаторов.

Как уже указывалось, эта вырубка производится так, чтобы направление магнитных силовых линий совпадало или было бы под углом 45° к,направлению вдоль проката.

Для уменьшения потерь на вихревые токи пластины при сборке пакетов магнитострикторов отжигаются и электрически изолируются, друг от друга (в отожженном материале, как правило, потери на вихревые токи и гистерезис меньше, чем в неотожжейном, и для достижения  насыщения требуется  меньшее  количество ампер-витков при большем значении индукции (насыщения). Отжиг также снимает остаточные деформации и наклеп, образовавшиеся в результате  вырубки. Это облегчает рихтовку пакетов, что имеет существенное значенйе для эффективной работы  излучателей.

Обычно  для выравнивания неотожженных листов в пакете приходится применять сборку пакета одновременно со склеиванием и последующую сушку туго затянутого пакета. Это не всегда дает хорошие результаты. Склеивание в пакет предварительно отожженных пластин производится значительно проще и дает лучшие результаты.

Пластины заданной формы обычно штампуются из листового материала или фрезеруются в собранной пакетной заготовке из неотожженного материала. Отверстия под болтовые соединения, если их нельзя избежать, делаются в пластинах, или пакетах также до отжига. Подготовка к отжигу пакетов магнитострикционных излучателей в большинстве случаев производится следующим образом. Пластины тщательно обезжириваются и просушиваются. Пересыпанные тальком пластины собираются в пакет заданных размеров и плотно зажимаются (стягиваются) между стальными накладками с помощью стальных болтов (применение цветных и легкоплавких материалов недопустимо). Отжиг производится по описанной выше методике.

Для электрической изоляции пластин друг от друга на их поверхности наносится специальный изоляционный слой. Если пакет собирается из отожженных пластин, то изоляционным слоем для них является оксидная пленка, образующаяся на поверхности в результате отжига некоторых материалов. Такие оксидные пленки являются весьма совершенной изоляцией. На никелевых пластинах оксидная пленка легко образуется путем введения при вакуумном или водородном отжиге небольшого количества воздуха в печь в конце отжига или при нагревании пластин на воздухе до 550—600°С. В этом случае никакой дополнительной изоляции между пластинами не требуется. Так, например, выпускаемые промышленностью никелевые магнитострикционные пакетные излучатели типа НЭЛ-1У и НЭЛ-У выполнены без склеивания с оксидной пленкой на пластинах, полученной в результате термообработки никеля.

Обмотка пакета, магнитостриктора производится обмоточным проводом ПВ диаметром 1,5-2мм с хлорвиниловой изоляции. Для равномерного распределения магнитного потока по всему сечению пакета обмотка всех стержней производится одним проводом методом восьмерки (рис. 4.8). В этом случае магнитные поля, создающиеся в стержнях магнитостриктора, будут складываться.

Рис.4.8. Схема обмотки многостержневого

Пакетного многострикционного излучателя

Для подмагничивания многострикционных излучателей малой и средней мощностей иногда имеет место применение постоянных магнитов или отдельных электромагнитов, между полюсами которых устанавливается многострикционный излучатель.

4. Пьезокристаллы кварца. Благодаря прочности и температурной устойчивости кварц имеет практическое применение в лабораторной, а иногда и производственной практике. Он очень прочен, не растворяется в воде и кислотах, тугоплавок (плавится только при температуре 1470°С), свои пьезосвойства теряет при температуре 570° С. До этой температуры пьезо-эффект кварца весьма устойчив. Кристалл кварца имеет форму шестигранной призмы. Если провести линию (рис. 4.9), параллельную граням призмы, то она определит оптическую ось кристалла Z. Линия, соединяющая противоположные углы шестигранной призмы, определит электрическую ось Х. Ось У направлена перпендикулярно к каждой боковой площадке призмы; этих осей в кристалле также три. Оси Х и У перпендикулярны к оптической оси.