Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
60
мендуем из одного стержня сразу изготовить несколько вибраторов.
Поверхность стекла смочите водой и посыпьте тонким слоем мелкого
абразивного порошка (если не удастся достать абразив для шлифовки, можно
приготовить абразивный порошок, стачивая его старым напильником с
точильного круга; полученный таким способом абразив необходимо просеять
через сито, чтобы удалить крупные зерна). Поместите ферритовый стержень
марки М400НН толщиной 3 мм и площадью 20 X 100 мм2 на поверхность стекла
с абразивом, прижмите его тремя пальцами правой руки и начинайте
шлифовку, производя рукой равномерные круговые движения по часовой
стрелке. После
5 мин непрерывной шлифовки смените направление круговых движений и
вновь продолжайте шлифовку в течение 5 мин. Затем переверните стержень
другой стороной и повторите все операции. По мере срабатывания и
высыхания абразива добавляйте новый и смачивайте его водой. При работе
необходимо периодически поворачивать и переворачивать стержень так, чтобы
шлифовка происходила равномерно. Только в этом случае получатся нужные
для излучателей плоскопараллельные пластинки. Необходимая точность для
вибраторов толщиной не менее 0,4 мм не очень высока: отклонение от
плоскопараллелы-юсти вибраторов не должно превышать 0,01-0,02 мм; при
правильной шлифовке это условие обычно выполняется автоматически.
Вибраторы меньшей толщины, разумеется, потребуют большей точности
изготовления. Плоскопараллелыюсть обрабатываемых шлифовкой пластинок
время от времени можно контролировать штангенциркулем или микрометром.
Предварительную шлифовку произведите до получения стержня толщиной около
1,5 мм. Затем смоченным водой ребром трехгранного напильника сделайте
61
Рис. 34. Схема симметричных магнитострикционных излучателей для получения
ультразвука частотой 1-15 МГц.
надрез посередине стержня и разломите его пополам. Получившиеся пластинки
более мелким абразивом сошлифуйте до толщины 0,6-1 мм. Одну из пластинок
оставьте, а вторую разрежьте на три части размером примерно 15X20 мм2. Из
этих частей последующей шлифовкой изготовьте пластинки толщиной 0,4-0,5,
0,3 и 0,2 мм. Таким образом, из одного стандартного ферритового стержня
вы получите четыре вибратора разной толщины.
Следует иметь в виду, что ферритовые стержни очень хрупки, и шлифовку
тонких пластинок нужно производить с большой осторожностью, особенно
следует остерегаться попадания крупных зерен между стеклом и пластинкой.
Поэтому можно рекомендовать на первом этапе ограничиться изготовлением
ферритового вибратора толщиной около 1 мм.
Начинающему шлифовка кажется весьма утомительной: работаешь, работаешь, а
стержень все не стачивается! Возникает почти непреодолимое желание после
нескольких движений вновь и вновь измерять толщину стержня, чтобы
убедиться, что она уменьшается. Выход здесь один: поставив перед глазами
часы, шлифовать 10 мин непрерывно. Затем измерить толщину стержня и, если
она "не уменьшилась", шлифовать непрерывно 20 мин. Этот простой метод
позволяет довольно быстро (за несколько часов) изготовить нужные
вибраторы.
Прежде чем перейти к описанию конкретных конструкций высокочастотных
излучателей, отметим их общие особенности.
Во всех излучателях, собранных по симметричной схеме, изображенной на
рис. 34, секции обмотки возбуждения содержат одинаковое число витков и
намотаны в одну сторону.
Для подмагничивания вибратора использованы кольцевые керамические магниты
из школьного набора, содержащего такие магниты диаметрами 10, 15, 20, 25
и 35 мм и толщиной 5 и 7 мм. Магниты в тех излучателях, для которых это
ниже специально не оговорено, касаются торцов вибратора и расположены
согласно и перпендикулярно к вибратору, т. е. так, что векторы
напряженности поля магнитов направлены в одну сторону параллельно
излучающей
62
плоскости вибратора. Как уже отмечалось при описании несимметричного
излучателя на частоту 1 МГц, направление напряженности подмагничивающего
вибратор поля особого значения не имеет, и магниты могут быть расположены
относительно вибратора как угодно, лишь бы величина поля была оптимальной
для создания интенсивных ультразвуковых колебаний вибратора. Однако на
практике удобно придерживаться какого-либо одного способа расположения
магнитов, поэтому мы рекомендуем помещать их относительно вибратора
всегда так, как показано на рис. 34. Поскольку во всех излучателях
магниты расположены симметрично относительно вибратора, ниже при описании
конкретных конструкций излучателей мы будем указывать лишь общее число
магнитов.
Магнитострикционный излучатель на частоту 1 МГц, собранный по
симметричной схеме, должен иметь обмотку возбуждения, состоящую из двух
секций по 23-
27 витков провода ПЭЛ 0,8-1,0 в каждой. Конструкция каркасов секций,
которые лучше всего изготовить из двух текстолитовых планок, изображена
на рис. 35. Секции обмотки возбуждения на панели излучателя следует
закрепить так, чтобы была обеспечена возможность регулировки расстояния
