Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
неделю или две мы воспроизвели их у себя в институте, нужно было решить,
что делать дальше. Посовещавшись, мы пришли к выводу, что разумно
работать в двух
направлениях: максимально упростить электронный генератор, не снижая при
этом его мощности, и попытаться- поскольку феррит доступен и отлично
работает на низких частотах - получить с помощью ферритовых вибраторов
ультразвук максимально высокой частоты. Насколько скромны были наши
желания, следует из тою, что в то время частота 150- 200 кГц казалась нам
почти недостижимой!
Первая задача была решена довольно быстро: мы собрали все описанные в
методической и доступной нам специальной литературе ультразвуковые
генераторы, исследовали их, сопоставили полученные результаты и
остановились на уже хорошо вам знакомом генераторе, собранном на лампах
по двухтактной схеме с емкостной обратной связью и индуктивной
регулировкой частоты (см. рис. 22 и 28).
Вторая задача оказалась сложнее: короткие вибраторы никак не хотели
возбуждаться. Наконец, удалось получить ультразвук с помощью ферритовых
стержней диаметром 8 мм и наименьшей длиной
55
около 30 мм. При этом использовался магнитострик-ционный излучатель без
подмагничивания вибратора (см. задание 16).
Трудности этой работы станут понятнее, если заметить, что генератор и
излучатель фактически представляют собой единое целое. При изменении
длины вибратора изменяется индуктивность излучателя, меняются параметры
колебательного контура, с которым связан излучатель, "уходит" резонансная
частота и т. д. Все это приводит к изменению мощности, отдаваемой
генератором в излучатель. А мощность генератора и так невелика. И
увеличивать ее не имеет смысла: тогда уж лучше вообще бросить это дело и
рекомендовать для постановки учебных опытов промышленную ультразвуковую
установку.
Помимо подобных трудностей, есть и другие, пожалуй, более неприятные.
Исследователь, с большим трудом получивший какой-то экспериментальный
результат, в дальнейшем очень неохотно идет на изменение условий
эксперимента. Необходимо определенное время, чтобы исследователь
внутренне оказался подготовленным к новому этапу работы. Ведь любой новый
этап отрицает старый результат, а последний совсем недавно был тем
неизведанным новым, к чему исследователь стремился, напрягая все свои
душевные и физические силы! Проводя экспериментальную работу, вы очень
скоро почувствуете все это.
Спустя примерно год после начала работы (а за это время были поставлены
сотни опытов!) мы построили ультразвуковой излучатель средней частоты
(см. рис. 27). Как уже отмечалось выше, для возбуждения его вибратора
пришлось несколько изменить параметры колебательного контура генератора.
Мы попытались и дальше идти по этому пути: еще уменьшили индуктивность
контурной катушки генератора. В результате удалось возбудить колебания
фер-ритового вибратора длиной порядка 10 мм. Большего мы получить не
смогли.
Неудачи при попытках возбудить еще более короткий вибратор привели к
мысли попробовать воспользоваться обмоткой возбуждения излучателя в
качестве контурной катушки генератора. Так был построен генератор, схема
которого изображена на
56
рис. 28. Этот генератор позволил получить ультразвук с помощью ферритовых
стержней диаметром 8 мм и длиной около 5 мм. Однако рабочая площадь таких
вибраторов мала и возможности их применения ограничены. Поэтому в
дальнейшем в качестве вибратора использовалась круглая пластинка (диск)
диаметром 20 мм, вырезанная из плоского феррито-вого стержня толщиной 3
мм.
Опыты по возбуждению этого вибратора продолжались довольно долго.
Менялись генераторы, обмотки возбуждения, поляризующие вибратор магниты,
а успеха все не было. Слабенький ультразвук получался, но это "было
далеко не то, что нужно.
В опытах плоский вибратор помещался непосредственно на магниты; обмотка
возбуждения, как и во всех других магнитострикционных излучателях, была
параллельна излучающей плоскости вибратора (рис. 30), т. е. намотана по
длине - или здесь лучше сказать по толщине - вибратора. Конечно, работать
с такой обмоткой возбуждения неприятно, но мы надеялись в случае успеха
придумать приемлемую конструкцию излучателя.
После месяцев работы однажды стало совершенно ясно, что построить
высокочастотный магнитострик-ционный излучатель ультразвука не удастся.
Жаль было не потраченных усилий - к этому нужно всегда быть готовым,- а
того, что доказать возможность или невозможность получения ультразвука
высокой частоты и достаточной интенсивности определенно не удалось.
Работа в тот день продолжалась по инерции и не так тщательно, как обычно.
Обмотка возбуждения соскочила с излучателя, стала под углом к поверхности
вибратора, и не было ни сил, ни желания поправить ее - все равно ничего
не получается! Однако, когда была произведена настройка в резонанс,
57
Рис. 30. Экспериментальная модель магнитострик-циоиного излучателя для
получения ультразвука высокой частоты.
1 - плоский ферритовый вибратор, 2-обмотка возбуждения, 3-подмагиичиваю-
