Обзор и обоснование преимуществ ультразвуковых кавитационных технологий

1.Обзор и обоснование приемуществ ультразвуковых кавитационных технологий

1.1.Классификация электромеханических преобразователей по типам излучателей

Наибольшие возможности практического использования в промышленности имеют преобразователи : электромеханические ( электромагнитные, электродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические ) , аэродинамические ( сирены ) , гидродинамические, механические (эксцентриковые).

В зависимости от процессов или реакций, для которых применяются упругие колебания, выбирают тот или иной преобразователь. При этом нужно учитывать необходимую для работы частоту колебаний, их интенсивность и другие акустические данные.

Из указанных выше преобразователей наибольшее значение имеют электромеханические преобразователи. Они состоят из двух основных частей : генератора, вырабатывающего переменный электрический ток необходимой частоты, и излучателя, который преобразует полученную от генератора электрическую энергию в механические колебания и передает эти колебания в соприкасающуюся с ними среду.

Электромеханические излучатели разбиты на три группы: электромагнитные или электродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические : а) электромагнитные излучатели

Принцип действия электромагнитных излучателей основан наполучении колебаний подвижной механической системы под действием электромагнита, возбуждаемого переменным током. Выходная мощность электромагнитных излучателей падает с повышением частоты, поэтому при частотах выше 1-2 кгц они применяются редко.

        б) электродинамические излучатели

Принцип действия электродинамического излучателя основан на взаимодействии магнитных полей неподвижного постоянного магнита и звуковой катушки ( или стержня ) , питаемой переменным током. Излучатели этого типа являются достаточно перспективными для использовании их в диапазоне частот 50-5000гц.

в) магнитострикционные излучатели магнитострикционные излучатели обычно состоят из двух основных частей – активного элемента ( собственно магнитостриктора ) и пассивного элемента ( акустического трансформатора упругих колебаний и других согласующих устройств ) , например излучатели ПМС или ПМ-15.

г) пьезоэлектрические излучатели

Рис. 1.1. Пьезоэлектрический излучатель

Пьезоэлектрический излучатель (рис. 1.1) состоит из элемента, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, 1, электродов 2 и держателей 3. Эти излучатели обычно используются в диапазоне ультразвуковых частот от 100 кгц до 3—6 Мгц. Из различных пьезоэлектрических материалов в промышленности используются главным образом естественные пьезоэлектрики: кварц и сегнетовая соль (последняя в основном применяется в технике акустических измерений) и искусственные пьезоэлектрики: титанаты бария и титанаты кальция.

Наиболее перспективной для промышленного использования является пьезокерамика из титаната бария или кальция благодаря ее относительно низкой стоимости, возможности легкого изготовления из нее излучателей всевозможной формы, создания фокусирующих излучателей ультразвука и т. п. В настоящее время пьезоэлектрические излучатели изготавливаются различной формы, размеров и типов. Принцип работы пьезоэлектрических излучателей заключается в использовании пьезоэлектрического эффекта у некоторых материалов.

Различают прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Прямой эффект определяют как электрическую поляризацию (возникновение