Расчетные графики и таблицы по электроакустике - Иофе В.К.
Скачать (прямая ссылка):
r
l
№ щ о
006
OJ
015
O?
Зависимость отношения----толщины накладки стержневого магнито-
Xo
стрикционного (никелевого) вибратора t к длине волны в никеле на резо-
h
нансной частоте вибратора X0 — от отношения — — высоты ножки стержнево
вого вибратора h к длине волны X0— и коэффициента трансформации р, являющегося параметром семейства кривых.
Зависимость определяется формулой: * tg 2*^
К ?
здесь
* Л. Я. Г у т и н, ЖТФ, 1945, XV, стр. 924.
431
где 5—площадь излучающей поверхности; Sn — суммарная площадь стержней;
h — расстояние от накладки до нейтрального сечения стержня.
Для никелевого вибратора оптимальные размеры пластин имеют место h h
при ?= 1,5—3,0; — = 0,08-=-0,15 и — = 1,5ч-2,5.
A0 t
Для получения более точного соответствия рассчитываемой и фактической резонансных частот с учетом влияния колебаний изгиба накладок вибратора и соколеблющейся массы воды необходимо задаваться резонансной частотой выше желаемого значения: для частот до 25 кгц — примерно на 5%, от 25 до 50 кгц — приблизительно на 10%, для более высоких частот— примерно на 15%.
Приведенные формулы действительны и для расчета пьезоэлектрических вибраторов, у которых материал накладки (рс) отличается от материала активного элемента (рс)к. В этом случае значение коэффициента трансформации определяется как
о PCS (?cS)K *
Для стальных накладок значение коэффициента трансформации определится:
для сегнетового вибратора, использующего поперечный пьезоэффект,
?= 8,6 — ;
для кварцевого вибратора
? = 2,95— ;
для фосфата аммония
р = 7,33— .
Длина волны в этом случае должна рассчитываться в соответствии с материалами накладки и пьезоэлемента.
Пример. Найти размеры высоты стержня и толщины накладки для никелевого излучателя с резонансной частотой 72 000 гц. Зададимся близ-
h
кими к оптимальному отношением ~~— = 0,125 и коэффициентом трансфор-мации ? = 2.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей h
значению —-= 0,125, до пересечения с наклонной кривой для коэффициента Ао
трансформации 2, отсчитываем на оси ординат значение — « 0,076.
Длина волны в никеле, согласно графику 12-3, равна 6,6 см.
С учетом влияния колебаний изгиба и соколеблющейся массы примем Х0=6,6 : 1,15 = 5.75 см.
Соответственно высота стержня равна 5,75-0,125=0,72 см и толщина накладки равна 5,75»0,075=0,43 см, что приблизительно и является искомыми величинами.
432
График 12-6
-п-
M / / '5 ¦и > 2 3
А 5
<t / 6
У *
К/ ,і о
%1
J
CM
Зависимость минимального числа окон п на единицу длины излучающей поверхности стержневого магнитострикционного никелевого вибратора от толщины накладки t [см] и произведения /г(3— высоты стержня h [см] на коэффициент трансформации ?, — являющегося параметром семейства кривых.
Критерием минимально допустимого числа окон п на единицу длины излучающей поверхности является десятипроцентное отличие (понижение) резонансной частоты от рассчитываемой по графику 12-5 за счет колебаний изгиба накладок.
График построен для вибратора с длиной излучающей поверхности, Равной 1 см.
Для вибратора с длиной излучающей поверхности / [см] значения, порученные из графика, надо умножить на /.
Оптимальное число окон должно, как правило, превышать рассчитанную по графику величину. Практически оно лимитируется необходимым объемом обмотки.
Зависимость определяется приближенной формулой:
і
і 0,5
28
В. К. Иофе, А. А. Янпольскмй
433
высота стержня— расстояние от накладки до среднего сечения стержня; S
SH '
площадь излучающей поверхности; суммарная площадь стержней.
Пример. Найти минимально допустимое число окон стержневого резонансного магнитострикционного приемника с длиной принимающей поверхности 6 см при толщине накладки 0,45 см, высотой стержня 0,75 см и коэффициентом трансформации 2.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей толщине накладки 0,45 см, до пересечения с наклонной прямой для значения = 2-0,75= 1,5, отсчитываем на оси ординат значение числа окон иа 1 см, равное 0,8.
Умножая на длину поверхности приема, получим общее число окон 6•0,8^5, что приблизительно и является искомой величиной.
где h
5 —
434
График 12-7
1QOO
