Преобразователи механострикционные

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 23:06, 17 ноября 2016.

Механострикционный преобразователь - электромеханический или электроакустический преобразователь, действие которого основано на эффекте магнитострикции.

Общие положения

Механострикция - деформация, возникающая в ферро-, ферри- и антиферромагнитных материалах при наложении механических напряжений (например, звуковая волна), изменяющих магнитное состояние (намагниченность) образцов. В отсутствие внешнего магнитного поля механические напряжения вызывают в таком материале процессы смещения границ магнитных доменов и вращения векторов их самопроизвольной намагниченности, что приводит к дополнительному, по сравнению с упругим, изменению намагниченности. Возможность подобных каналов утечки информации основана на свойствах магнитных материалов изменять намагниченность под действием внешней силы. Если на сердечнике из магнитного материала разместить обмотку, то действие звукового поля на сердечник приведет к появлению в обмотке ЭДС опасного сигнала.

Механострикционный эффект свойственен электрическим трансформаторам, дросселям, электромагнитным реле и другим элементам, в которых витки расположены на магнитном сердечнике. Чувствительность в системе (коэффициент акустоэлектрического преобразования) зависит от магнитострикционной чувствительности материала. Как показывает опыт, при изменении процентного содержания кремния в сплавах стали с никелем можно существенно уменьшить магнитострикционную составляющую чувствительности сплава. Можно в ряде случаев использовать комбинированную систему уменьшения коэффициента преобразования за счет заливки трансформатора, находящегося в экране, вязким компаундом.

Магнитострикция

Магнитострикция - изменение размеров и формы кристаллического тела при намагничивании - вызывается изменением энергетического состояния кристаллической решетки в магнитном поле, и, как следствие, расстояний между узлами решетки. Наибольших значений магнитострикция достигает в ферро - и ферритомагнетиках, в которых взаимодействие частиц особенно велико.

В магнитострикционном преобразователе используется линейная магнитострикция ферромагнетиков в области технического намагничивания. Магнитострикционный преобразователь представляет собой сердечник из магнитострикционных материалов с нанесенной на него обмоткой (такие конструкции используются в фильтрах, резонаторах и других устройствах акустоэлектроники). В подобном преобразователе энергия переменного магнитного поля, создаваемого в сердечнике протекающем по обмотке переменным электрическим током, преобразуется в энергию механических колебаний сердечника или наоборот, энергия механических колебаний, наведенная, например, акустическим сигналом, воздействующим на сердечник преобразуется в энергию магнитного поля наводящего переменную ЭДС в обмотке.[1]

Принцип действия

Магнитострикционный преобразователь представляет собой сердечник из магнитострикционных материалов с обмоткой. Протекающий по обмотке магнитострикционного преобразователя переменный ток от внешнего источника создаёт в сердечнике переменное магнитное поле (намагниченность), которое вызывает его механические колебания. И наоборот, колебания сердечника магнитострикционного преобразователя под действием внешних переменной силы преобразуются в переменную намагниченность, наводящую в обмотке переменную эдс. Электрич. импеданс обмотки M. п. в областях частот, лежащих вблизи собственных частот колебаний сердечника, в значит, степени определяется механическими параметрами сердечника, рассматриваемого как колебательная система. В соответствии с этими свойствами магнитострикционные преобразователи используют в УЗ-технике, гидроакустике, акустоэлектропике и ряде других областей техники в качестве излучателей и приёмников звука, разнообразных датчиков колебаний, фильтров, резонаторов, стабилизаторов частоты и др.

В большинстве случаев магнитострикционные преобразователи работают при наличии постоянной составляющей магнитного поля (магнитной индукции ) с целью линеаризации эффекта магнитострикции: при этом колебания сердечника в режиме излучения происходят с частотой возбуждающего поля, а в режиме приёма ЭДС в обмотке имеет частоту внешнего звукового давления. Постоянное подмагничивание создаётся либо протекающим по обмотке постоянным током, либо с помощью постоянных магнитов, либо за счёт остаточной намагниченности. В излучателях звука величину выбирают так, чтобы получить максимальный эффект преобразования энергии или достичь предельной излучаемой мощности (в последнем случае где - индукция насыщения). В приёмниках достаточной бывает остаточная намагниченность, при которой чувствительность ближе к максимальному значению. В устройствах акустоэлектроники - фильтрах, стабилизаторах, линиях задержки - постоянный ноль используют иногда и для управления их характеристиками - коэффициентом передачи, величиной потерь, рабочей частотой. Магнитострикционные преобразователи используются обычно в режиме резонансных колебаний сердечника, вне резонанса применяются иногда лишь датчики колебаний.[2]

См. также

  • http://www.f-mx.ru/kommunikacii_svyaz_cifrovye_pribory_i/akustoelektricheskie_preobrazovatelia.html
  • http://femto.com.ua/articles/part_1/2111.html