Расчетные графики и таблицы по электроакустике - Иофе В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Предполагается, что линейные размеры излучающей поверхности не менее порядка длины волны. Для малых излучающих поверхностей получаемые из графика значения необходимо умножить на соответствующий типу и размеру излучающей поверхности безразмерный коэффициент удельного активного сопротивления га (см. гл. 8).
447
Пример. Найти мощность, излучаемую симметричным односторонним <еегнетовым вибратором, использующим поперечный пьезозффект на резонансной частоте вибратора 60 кгц\ излучающая поверхность 100 см2 при коэффициенте механической трансформации 1,5, Толщина стальной накладки 0,5 см. Элемент-излучатель собран из пластинок толщиной 0,2 см. Подаваемое на излучатель напряжение равно 40 в.
448
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс графика 12-12, а,
40
соответствующей напряженности электрического поля -^-^ = 200 в/сму до
пересечения с наклонной кривой с отметкой f0t = 60-0,5 = 30 (ближайшая отметка 32), отсчитываем на оси ординат значение удельной акустической мощности 0,5 вт/см2; умножая это значение на произведение ?.S = 1,5-100 = = 150 и умножая результат на 1,4, получим приблизительно искомое значение мощности, равное 1,4-150-0,5 = 105 em.
29 в. К Иофе, А. А. Яшюліджіїй
449
График 12-13
Зависимость удельной акустической мощности P0 [вт/см2], излучаемой в воде на частотах ниже резонансной двухсторонним симметричным и односторонним закрепленным пьезоэлектрическим излучателем, от отношения
— текущей частоты / к резонансной частоте ^0.
/о
Зависимость определяется формулой: *
Po = 2,45 (fc)B (dcE -L\%2 = аЕ2 (-j-)\2, \ I о / \ / о /
где due — пьезоэлектрический модуль и скорость звука в пьезоэлектрическом элементе;
(?с)в — удельное активное сопротивление воды, равное 1,5•1O5 г-смГ\ -сек~х;
Tj — акустико-механический к. п. д., принятый равным 0,8; а — постоянная вибратора, значения которой для различного типа излучателей приводятся в следующей таблице:
*Л. Я. Г у т и н, ЖТФ. 1945, XVI, стр. 39.
450
Тим излучателя
пьезоэлектрик
эффект вырез
de
Кривая
2* 1,05-10"6 А
0,9 2,МО"7 Б
2 0,25 1,65-10-8 В
dnc 0,035 3,1-10"10 Г
duc 1,73 7,9-10-7 д
Сегнетовая соль . . . .
Сегнетовая соль . . . .
Фосфат аммония . . . .
Кварц . . . .
Титанат бария (керамика) .
поперечный
продольный
поперечный
продольный
то же
45° по оси а L
45° по оси с С
График построен для напряженности электрического поля E1 равной 1 эфф. в/см. Значения P0, полученные из графика, следует умножить на E2. Для одностороннего симметричного излучателя полученные из графика значения мощности надо умножить дополнительно на 1,4.
Предполагается, что линейные размеры излучающей поверхности не менее порядка длины волны. Для малых излучающих поверхностей получаемые из графика значения необходимо умножить на соответствующий типу и размеру излучающей поверхности безразмерный коэффициент сопротивления излучения га (см. гл. 8).
Пример. Найти мощность, излучаемую односторонним симметричным сегнетовым излучателем, использующим поперечный пьезоэффект на частоте / = 0,2 /0= 10 кгц при излучающей поверхности диаметром 5 см и подводимом напряжении 10 эфф. е. Элемент излучателя собран из пластинок толщиной 0,2 см.
Восстанавливая ординату из точки на оси абсцисс, соответствующей /
отношению частот— = 0,2, до пересечения с наклонной прямой Л, соот-Jo
ветствующей сегнетовому излучателю, использующему поперечный пьезоэффект, отсчитываем на оси ординат слева значение удельной акустической мощности, равное 4,2-Ю-8 вт/см2. Умножая этот результатна площадь излучающей поверхности S = 0,785-52, квадрат напряженности электри-/ 10 \2
ческого поля I — I = 2500 в/см и коэффициент 1,4, получим 1,4-0,785-25-
•2500-4,2-Ю-8 = 2,9-Ю-3 вт.
Поскольку отношение диаметра излучателя к длине излучаемой им
5
в воде на частоте 10 кгц волны равно — = 0,33, то с помощью введения
15
к гл. 8 и графика 8-8 находим значение безразмерного коэффициента сопротивления излучения поршня, излучающего одной стороной, равное 0,028-11,5 = 0,32. Умножая на эт/ величину найденное выше значение мощности, получим окончательно 2,9-10~3-0,32 = 9-10"4em, что приблизительно и является искомой величиной.
Для 10° С.
^ = 0,193(^4 + ^25 +
9(j *
451
График 12-14
Зависимость чувствительности холостого хода на резонансной частоте V0 [мквібар] маггіитострикционного (никелевого) стержневого двухстороннего симметричного приемника, работающего с оптимальной индукцией, от удельной индуктивности L0 [в мкгн на виток] на каждой ножке.
Л 2тсг
Параметром семейства кривых служит волновой размер накладки——
(t — толщина накладки и X0 — длина волны в материале накладки на резонансе) или произведение f0t (/0 — резонансная частота в кгц). Для воды зависимость определяется формулой: *
20а , 2nt , ЛС. 2%t v0 =--L0 cos — г| = 1,05L0 cos — ,
(рс)в К К
где (рс)в — удельное активное сопротивление воды, равное 1,5-10* г-см~2-сек~1;
TQ — акустико-механический к. п. д., принятый равным 0,8;
а — магнитострикционная постоянная никеля, принятая для оптимальной индукции 104 единиц CGS, для остаточной индукций 5•1O3 единиц CGS.
