Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
частоты, которую способен дать ваш генератор.
МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКА СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ
Для получения ультразвука в диапазоне частот 100-150 кГц длина
ферритового вибратора при возбуждении его на основной частоте должна
составлять 15-30 мм. Чтобы возбудить такой вибратор, необходимо повысить
частоту лампового генератора. Сделать это можно, изменив параметры
колебательного контура.
На таком же каркасе, как и прежний (см. рис. 24), намотайте новый
высокочастотный трансформатор. Его первичная обмотка должна содержать две
одинаковые и намотанные в одну сторону секции по 100 витков провода ПЭЛ
0,8 в каждой, а вторичная- 20 витков провода ПЭЛ 1,0.
Вырежьте или подберите готовый (обломок) фер-рнтовый стерженек диаметром
8 мм и длиной около 20 мм. Намотайте бескаркасную обмотку возбуждения,
имеющую внутренний диаметр 9 мм и состоящую из 30-35 витков провода ПЭЛ
0,8. На стопу из 3-5 кольцевых керамических магнитов (диаметром 35 мм и
толщиной 7 мм) поместите вертикально ферритовый вибратор и наденьте на
него изготовленную обмотку. Нанесите на верхний торец вибратора каплю
воды (рис. 26). Включите генератор и выдвижением сердечника из каркаса
высокочастотного трансформатора попытайтесь настроить прибор в резонанс с
вибратором.
Если это удастся, вы заметите, как капля на торце вибратора начнет
колебаться. Часто эти колебания вначале получаются совсем слабыми: лишь
наблюдая поверхность капли в отраженном свете,
можно обнаружить на ней своеобразные мелкие "мор-
щинки". Постепенно отматывайте витки обмотки возбуждения и, подстраивая
генератор, добивайтесь более интенсивных колебаний вибр-атора. В
результате можно получить ультразвук настолько большой интенсивности,
что капля на торце вибратора сильно
вспучится и с ее поверхности полетят брызги на вы-
соту до 10-20 см. Под действием столь интенсивных колебаний ферритовый
вибратор может быть разорван на части.
Нам кажется, уже не следует много говорить о том, что, ставя опыты по
получению ультразвука средней частоты, нужно следить, чтобы вода не
попала в зазор между нижним торцом вибратора и магнитами. Если это
произойдет, нужно, выключив генератор, досуха вытереть вибратор, магниты,
обмотку возбуждения и только потом вновь повторить опыт
Рис. 26. К возбуждению ультразвуковых колебаний феррнтового вибратора
длиной около 20 мм.
1 - ферритовый вибратор, 2- обмотк а возбужд ен ия,
3 ¦- по дм агиичивающие вибратор магниты.
50
Подобрав оптимальное число витков обмотки возбуждения излучателя (для
вибратора длиной 15- 20 мм оно колеблется в пределах 15-20 витков),
изготовьте окончательную модель излучателя, пригодную для использования в
опытах. Конструкция и внешний вид такого излучателя представлены на рис.
27. Ферритовый вибратор закреплен посередине в отверстии диаметром 6 мм,
просверленном в резиновом диске. Диаметр резинового диска 20-30 мм, а
толщина
Р;;с. 27. Конструкция магнптострикционного излучателя ультразвука средней
частоты (а) и его внешний вид (б).
1 - стойка излучателя, 2~ ферритовый вибратор, 3 - резиновый диск, 4-
текстолитовая шайба, 5-четыре болта с гайками (два из них одновременно
являются клеммами), 6 - обмотка возбуждения, 7- магниты, поляри-вующие
вибратор. Линейка, прикрепленная к стойке вибратора, используется для
измерения длины ультразвуковой волны в жидкости.
его 2-3 мм. Этот диск с помощью вырезанной из тонкого текстолита шайбы и
четырех болтов с гайками (два из них одновременно являются клеммами, к
которым подключены концы обмотки возбуждения) крепится к стойке
излучателя. Стойку лучше всего изготовить из винипласта или оргстекла,
причем так, чтобы можно было поднимать и опускать ее верхнюю часть вместе
с закрепленным на ней вибратором. Под-магничивание вибратора
осуществляется стопой из
3-5 кольцевых керамических магнитов, верхний из которых касается нижнего
торца вибратора. Обмотка возбуждения излучателя не должна соприкасаться с
вибратором.
Изготовленный вами излучатель ультразвука средней частоты в дальнейшем
рекомендуется использо-
51
вать для постановки сравнительно небольшого числа опытов. Поэтому ниже,
говоря просто о магнитострик-ционном излучателе, мы будем иметь в виду
ранее описанный низкочастотный излучатель с ферритовым вибратором длиной
100-160 мм. Везде, где в опытах используются излучатели, дающие
ультразвук частотой выше 50 кГц, это специально оговорено.
В заключение - несколько советов. Если вам не удается возбудить
ферритовый вибратор длиной около 20 мн., а генератор работает, то нужно
подобрать диапазон частот, несколько изменяя емкость контурного
конденсатора. С этой целью при наладке в качестве контурного можно
использовать школьный демонстрационный конденсатор переменной емкости с
воздушным диэлектриком, подключив при необходимости параллельно ему
подходящий конденсатор постоянной емкости.
Приведенная схема лампового генератора совершенно надежна и многократно
проверена на практике. Поэтому, если что-то не получается, нужно просто
