հիդրոակուստիկ ալեհավաքներ. Հիդրոակուստիկ ալեհավաք Հիդրոակուստիկ ալեհավաքից ստացված տեղեկատվության քանակը

ՀԻԴՐՈԱԿՈՒՍՏԻԿ ԱՆՏԵՆԱ- սարք, որն ապահովում է ջրային միջավայրում տարածական ընտրովի կամ ձայնի ընդունում: Սովորաբար Գ. և. բաղկացած է էլեկտրաակուստիկ փոխարկիչներ(ալեհավաքի տարրեր), ակուստիկ էկրաններ, կրող կառուցվածքը ակուստիկ. փոխանակումներ, հարվածային կլանիչներ և էլեկտրական հաղորդակցության գծեր: Ըստ տարածական ընտրողականության ձևավորման մեթոդի Գ. ա. կարելի է բաժանել միջամտության, կենտրոնացման, շչակի և պարամետրային:

Տարածական ընտրողականություն. Գ.ա. ձայնային միջամտության պատճառով: ստեղծված տիեզերական տարրալուծման որոշակի կետում: ալեհավաքի տատանվող մակերեսի հատվածներ (ճառագայթման ռեժիմ) կամ էլեկտրական միջամտություն: ելքերի մոտ ալեհավաքի փոխարկիչներ, երբ դրա վրա ձայնային ալիք է ընկնում (ընդունման ռեժիմ): Միջամտություն Գ.ա. բաժանվում են շարունակական, նորմալ բաղադրիչների տատանումների: Ակտիվ մակերևույթի արագությունը մինչև-ռիխ անընդհատ տատանվում է կետից կետ (օրինակ՝ ալեհավաքները, որոնք ճառագում են ընդհանուր մետաղական թիթեղով), և դիսկրետ, որի ակտիվ մակերևույթի վրա դադարում է նորմալ բաղադրիչի բաշխումը նկարագրող ֆունկցիան։ կարելի է նկատել տատանումներ. արագություն. Դիսկրետ ալեհավաքները հաճախ կոչվում են: ալեհավաքների զանգվածներ

Կիզակետման տարածական ընտրողականությունը Գ. և. (սմ. Ձայնային ֆոկուս) ձևավորվում է արտացոլող կամ բեկող սահմանների կամ կրիչների օգնությամբ՝ առաջացնելով ձայնային էներգիայի կենտրոնացում, որն ուղեկցվում է ալիքի ճակատի փոխակերպմամբ (օրինակ՝ գնդաձևից հարթ):

Ռեֆլեկտիվ մակերեսները օգտագործվում են նաև շչակ ալեհավաքներում, սակայն ալիքի ճակատը չի փոխակերպվում, և արտացոլող սահմանների դերը կրճատվում է՝ սահմանափակելով տարածության այն հատվածը, որտեղ ձայնը արտանետվում է:

Ակտիվ մակերեսների պարամետրային. ալեհավաքները տատանվում են երկու սերտ հաճախականությամբ. Տարածական ընտրողականությունը ձևավորվում է առաջնային ճառագայթվող ալիքների (այսպես կոչված, պոմպային ալիքների) ոչ գծային փոխազդեցությունից առաջացող հաճախականության տարբերության արդյունքում։

Հիմնական պարամետրեր, որոնք որոշում են G. a.-ի տարածական ընտրողականությունը, - ուղղորդման բնութագրիչ և գործակից: համակենտրոնացումը (տես Կողմնորոշումակուստիկ թողարկիչներ և ընդունիչներ): Գ.-ի կարողությունն ու. փոխակերպել էներգիան (սովորաբար էլեկտրականից ակուստիկ, երբ արտանետվում է և ակուստիկից էլեկտրական, երբ ստացվում է) բնութագրվում է զգայունությամբ, ճառագայթվող հզորությամբ և sp. ճառագայթված հզորություն.

Անտենաները ոչ միայն ապահովում են տարածական ընտրողականության ձևավորում, այլև թույլ են տալիս վերահսկել այն: Մեծամասնության դեպքում GA-ի սովորական տեսակ՝ վանդակաճաղեր. նման կառավարումն իրականացվում է ամպլիտուդա-փուլային բաշխում ներմուծելով, այսինքն՝ ստեղծելով ամպլիտուդների և տատանումների փուլերի տվյալ բաշխում: փոխարկիչների ակտիվ մակերևույթների արագությունները ճառագայթման ռեժիմում: Ընդունման ռեժիմում ամպլիտուդա-ֆազային բաշխման ներդրումն ապահովվում է բարդ գործակիցների ընտրությամբ: սարքերի փոխանցում, որոնք ներառված են յուրաքանչյուր ալեհավաքի ալիքում ստացողի և ավելացնողի միջև: Ներդնելով փուլային բաշխում, հնարավոր է ապահովել ձայնային ճնշումների ամփոփումը, որը մշակվել է խոր. Գ–ի փոխարկիչներն ու. ցանկացած տրված տիեզերական ուղղությամբ և այդպիսով վերահսկել առավելագույն ուղղությունը: ճառագայթում (և ընդունման ռեժիմում `առավելագույն զգայունության ուղղություն): Անտենաները, որոնց ալիքներում ներդրված է նշված փուլային բաշխումը, կոչվում են. փոխհատուցվել է.

Պաշտոնը ղեկավարելով Չ. Տիեզերքում առավելագույն ուղղորդումը կարող է իրականացվել ոչ միայն փուլային բաշխման փոփոխությամբ, այլև մեխանիկական: հերթ Գ. ա. կամ փոխելով կոր մակերևույթի փոխհատուցվող աշխատանքային հատվածի դիրքը (օրինակ՝ շրջանաձև, գլանաձև Գ. ա.): Ամպլիտուդային բաշխումը թույլ է տալիս փոխել ուղղորդության բնութագրիչի ձևը՝ ստանալով դեկտ. ուղղության բնութագրիչի տարրերը, մասնավորապես, դրա հիմնական լայնության միջև: առավելագույնը և լրացուցիչի մակարդակը:

Հաճախ «ալեհավաք» տերմինն օգտագործվում է ավելի լայն իմաստով՝ ընդգրկելով ինչպես ալեհավաքը, այնպես էլ դրա մասերից ազդանշանների մշակման մեթոդը։ տարրեր. Այս ըմբռնման մեջ Գ.ա. ստորաբաժանվում են հավելման, բազմապատկման, ինքնորոշման, հարմարվողականի և այլնի։ ալեհավաքները, to-rykh տարրերից ազդանշանները ենթարկվում են գծային գործողությունների (ուժեղացում, ֆիլտրում, ժամանակի կամ փուլային տեղաշարժ) և այնուհետև ավելացվում են ավելորդին: Բազմապատկիչ Գ. ա. ազդանշաններ ալիքներում ընդունիչները ենթարկվում են ոչ միայն գծային, այլև ոչ գծային գործողությունների (բազմապատկում, հզորացում և այլն), ինչը փոքր միջամտությամբ մեծացնում է աղբյուրի դիրքի որոշման ճշգրտությունը։ Ինքնկենտրոնացումը կանչեց. ալեհավաքներ, ստացող ուղին դեպի-rykh արտադրում է ավտոմատ: բաշխումների ներդրում, որոնք ապահովում են ազդանշանների ներփուլային ավելացում ալեհավաքի վրա, երբ ձայնի աղբյուրը գտնվում է տարածության կամայական կետում: Հարմարվողական ալեհավաքների ընդունման կամ արտանետման ուղին արտադրում է ավտոմատ: ամպլիտուդա-փուլային բաշխումների ներդրում, որոնք ապահովում են որոշ կանխորոշված պարամետրի (աղմուկի իմունիտետ, լուծում, ուղղություն գտնելու ճշգրտություն և այլն) մաքսիմալացումը։

Օգտակար ազդանշանին ուղեկցող աղմուկի մակարդակը, ալեհավաքի արդյունավետությունը, առավելագույն խորությունը, որը գործնականում կարելի է չափել գոյություն ունեցող առագաստանավային պայմաններում, և երբեմն չափումներ կատարելու հնարավորությունը կախված է էխո ձայնային ալեհավաքների գտնվելու վայրի ընտրությունից:

Անտենաների վրա ազդող հիդրոակուստիկ միջամտության հիմնական աղբյուրներն են նավի մեքենաներն ու մեխանիզմները, պտուտակները, տուրբուլենտ սահմանային շերտը, ինչպես նաև նավի վրա միաժամանակ գործող այլ հիդրոակուստիկ համակարգեր: Միջամտության աղբյուրներից յուրաքանչյուրը ստեղծում է որոշակի սպեկտրի աղմուկ, որը մտնում է ալեհավաք՝ տարածվելով անմիջապես նավի պատի երկայնքով, նավի պատի երկայնքով ջրի մեջ՝ արտացոլվելով ծովային միջավայրում կամ ներքևից ցրված առարկաներից: Ալեհավաքը շրջապատող ջրի շերտում ցրված օդային փուչիկները հատուկ ազդեցություն են ունենում ալեհավաքների աշխատանքի վրա։ Գործնականում բազմիցս նկատվել է, որ երբ նավը շարժվում էր բալաստով, երբ ինտենսիվ փուչիկների ձևավորումը տեղի ունեցավ նրա մերձ ներքևի հատվածում, արձագանքող ձայնը դադարեց չափել նույնիսկ համեմատաբար փոքր խորությունները: Նավի շարժման արագության կամ դրա կանգառի նվազմամբ վերականգնվել է էխո ձայնային սարքի աշխատանքը։ Այս երևույթը կարելի է բացատրել նրանով, որ օդային փուչիկները, մի կողմից, ինտենսիվորեն ցրում և կլանում են էներգիան, մյուս կողմից՝ փոխում են միջավայրի ֆիզիկական հատկությունները ալեհավաքների հետ անմիջական շփման մեջ՝ նվազեցնելով դրա համարժեք կոշտությունը, որը. իր հերթին ազդում է ալեհավաքային համակարգի՝ միջավայրի թյունինգի վրա՝ նվազեցնելով էլեկտրական ազդանշանը մեխանիկականի փոխակերպելու արդյունավետությունը և հակառակը։

Էխո ձայնային ազդանշանի աշխատանքի վրա անհանգստացնող գործոնների ազդեցությունը նվազեցնելու համար ալեհավաքները պետք է տեղադրվեն հետևյալ պահանջներին համապատասխանող վայրերում.

հիդրոդինամիկական ճնշման փոփոխությունը ալեհավաքի տեղադրման վայրում նավի արագության փոփոխությամբ պետք է լինի նվազագույն.
 ալեհավաքի տեղադրման վայրը պետք է հնարավորինս հեռու գտնվի շարժիչի սենյակից, պտուտակներից, մղիչներից, ինչպես նաև այն սենյակներից, որտեղ տեղակայված են շատ աղմկոտ մեքենաներ և մեխանիզմներ.
Այն տարածքում, որտեղ գտնվում են ալեհավաքները (մինչև 3-5 մ հեռավորության վրա) չպետք է լինեն ջրառ և ջրահեռացման սարքեր, քանի որ դա կարող է առաջացնել բացերի կտրուկ ավելացում կամ էխո ձայնի ընթերցումների լրիվ անհետացում, հատկապես. ցածր հաճախականությամբ աշխատող;
 ալեհավաքի անմիջական հարևանությամբ, հատկապես դեպի նավի աղեղի ուղղությամբ, չպետք է լինեն դուրս ցցված նավի կառուցվածքներ և կրակող սարքեր, որոնք կարող են խանգարել արձագանքող ձայնի աշխատանքին.
Ազդանշանի արտանետման և ընդունման ճանապարհին, ուղղահայացից 60°-ի սահմաններում, չպետք է լինեն մասեր, որոնք կարող են ստեղծել ակուստիկ թրթռումների արտացոլում.
 ալեհավաքի տեղադրման վայրը պետք է հնարավորինս հեռու լինի նավի վրա առկա այլ հիդրոակուստիկ համակարգերից.
 Խորհուրդ է տրվում ապահովել ալեհավաքի հարմար հասանելիություն՝ դրա ստուգման, պահպանման և փոխարինման համար:
Էխո ձայնային ալեհավաքների տեղադրման հնարավոր վայրերը որոշելուց հետո, հաշվի առնելով վերը նշված պահանջները, անհրաժեշտ է, հիմնվելով ալեհավաքների նախատեսված վայրում աղմուկի մակարդակի նախնական գնահատման վրա, ընտրել ակուստիկության ամենացածր մակարդակ ունեցող տեղ: աղմուկ.
Էխո ձայնային ալեհավաքի գտնվելու վայրը ընտրելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել նավի պտուտակի պտտման ուղղությունը։ Այսպիսով, աջակողմյան պտուտակն օգտագործելիս ջրի հոսքը, որը խանգարում է դրան, հարվածում է նավի ծայրամասի ձախ կողմին։ Արդյունքում տեղի է ունենում ծածկույթի թրթռում, որը տարածվում է հիմնականում նավի հատակի ձախ կողմում: Նավի կորպուսի այս թրթռումը լրացուցիչ ակուստիկ աղմուկ է առաջացնում։ Այս առումով, աջակողմյան պտուտակով, խորհուրդ է տրվում տեղադրել էխո ձայնային ալեհավաքը աջ կողմում, իսկ ձախ պտույտով պտուտակով` պորտի կողմում:

Կեղևի տարբեր կետերում աղմուկի մակարդակի չափումների արդյունքները ցույց են տալիս, որ աղմուկի ամենացածր մակարդակը, որպես կանոն, դիտվում է նավի աղեղում: Հետևաբար, խորհուրդ է տրվում էխաձայնային ալեհավաքը տեղադրել նավի աղեղին հնարավորինս մոտ (դրական ճնշման տարածքում)՝ հաշվի առնելով գլորման ընթացքում դրա բացահայտման անթույլատրելիությունը: Խորհուրդ է տրվում ալեհավաքը տեղադրել նավի կենտրոնական գծին հնարավորինս մոտ:

Դուք կարող եք նվազեցնել միջամտության ազդեցությունը հատուկ էկրաններ տեղադրելով:

Էխո ձայնային սարքի այլ սարքերի տեղադրումն իրականացվում է արտադրանքի տեխնիկական փաստաթղթերի պահանջներին համապատասխան և հաշվի առնելով սարքի հետ աշխատելու հարմարավետությունը:

և դրանց բնութագրերը

Հիդրոակուստիկ ալեհավաքների նպատակը

Հիդրոակուստիկ ալեհավաքներնախագծված է հիդրոակուստիկ ազդանշաններ արձակելու կամ ստանալու համար՝ օգտագործելով հիդրոակուստիկ փոխարկիչներև ապահովել տարածական ընտրողականություն։

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչներ

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչտեխնիկական սարք է, որը էլեկտրական թրթռումները վերածում է մեխանիկական թրթիռների, կամ, ընդհակառակը, մեխանիկական թրթռումները էլեկտրական թրթիռների։

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչների երկու հիմնական դաս կա.

ա) մագնիսական նեղացնող;

բ) պիեզոէլեկտրական.

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների աշխատանքի սկզբունքը

Magnetostrictive փոխարկիչները օգտագործում են մագնիսական նեղացման ֆենոմենը: Երևույթ մագնիսական նեղացումկայանում է նրանում, որ որոշ ֆերոմագնիսական նյութերում, մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, տեղի է ունենում դեֆորմացիա, որը բնութագրվում է նմուշի երկարության փոփոխությամբ, երբ այն գտնվում է մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով: Այս ազդեցությունը կոչվում է ուղղակի մագնիսական զսպող ազդեցություն.

Եթե մագնիսական դաշտի ուժգնության հետ մեծանում է ձողի երկարությունը, ապա մագնիսական սեղմումը կոչվում է դրական, իսկ եթե ձողի երկարությունը փոքրանում է, ապա մագնիսական սեղմումը կոչվում է բացասական։

Տարբեր ֆերոմագնիսական նյութերի հարաբերական երկարացման կախվածության գրաֆիկը մագնիսական դաշտի ուժգնությունից ներկայացված է նկ. հինգ.

Permalloy

Կոբալտ

– Նիկել

Բրինձ. 5. Հարաբերական դեֆորմացիայի կախվածության սյուժեն դաշտի ուժից

Դեֆորմացիայի բնույթն ու աստիճանը կախված է նմուշի նյութից, դրա մշակման եղանակից, նախնական մագնիսացման քանակից և ջերմաստիճանից։ Նկ.-ում ներկայացված նյութերից: 5, հավերժական խառնուրդն ունի դրական մագնիսական նեղացում, նիկելը՝ բացասական, իսկ կոբալտն ունի մագնիսական սեղմման փոփոխական նշան՝ կախված մագնիսական դաշտի ուժգնությունից։

Ցանկացած նմուշի դեֆորմացիան սահմանափակվում է սահմանաչափով, որը կոչվում է magnetostrictive հագեցվածությունը. Հագեցվածության լարվածության և մագնիսական դաշտի ուժգնությունը, որով հագեցվածությունը տեղի է ունենում, կախված է նյութից: Օրինակ, նիկելի մագնիսաստրրիվ հագեցվածությունը շատ ավելի մեծ է, քան կոբալտը, և նիկելի հագեցվածությունը տեղի է ունենում դաշտի ավելի ցածր ուժով, քան կոբալտի հագեցվածությունը:

Ջերմային բուժումը մեծ ազդեցություն ունի մագնիսական ճնշող նյութերի հատկությունների վրա։ Ցանկացած նյութի կռումը հանգեցնում է մագնիսական սեղմման մեծության մեծացման:

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մագնիսաստրրիգիկ ազդեցությունը թուլանում է, մինչև այն ամբողջովին անհետանում է:

Մոլեկուլային կինետիկ տեսանկյունից մագնիսական սեղմման երեւույթը բացատրվում է հետեւյալ կերպ.

Ֆեռոմագնիսական նյութի փոքր համասեռ բյուրեղների բյուրեղագրական առանցքները տարածության մեջ պատահական կողմնորոշում ունեն։ Այնուամենայնիվ, առանձին բյուրեղները համակցված են այսպես կոչված տիրույթներ. Յուրաքանչյուր տիրույթի մագնիսական պահերն ունեն որոշակի ուղղվածություն։ Օրինակ, նիկելի մեջ տիրույթների մագնիսական մոմենտները կողմնորոշված են ութ ուղղություններով՝ խորանարդի չորս անկյունագծերի երկայնքով։ Այս ուղղությունները կոչվում են ամենահեշտ մագնիսացման ուղղությունները. Եթե նմուշը մագնիսացված չէ, ապա տիրույթների մագնիսական մոմենտները պատահականորեն ուղղված են, իսկ ընդհանուր մագնիսական մոմենտը զրո է։

Արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ մագնիսական տիրույթները վերակողմնորոշվում են։ Նրանք կողմնորոշված են այն ուղղություններով, որոնք համընկնում են արտաքին դաշտի ուղղության հետ։ Այս դեպքում տեղի է ունենում բյուրեղային ցանցի դեֆորմացիա, ինչը հանգեցնում է նմուշի չափերի փոփոխության:

Ուղիղ մագնիսական զսպող ազդեցության հետ մեկտեղ կա նաև հակադարձ մագնիսական զսպող ազդեցություն, որի էությունը մեխանիկական սթրեսի ազդեցության տակ նմուշի մագնիսական վիճակի փոփոխությունն է։ Ֆեռոմագնիսական նյութի վրա մեխանիկական ազդեցության տակ բյուրեղային ցանցը դեֆորմացվում է, որի արդյունքում փոխվում է տիրույթների մագնիսական մոմենտի կողմնորոշումը արտաքին մագնիսական դաշտի նկատմամբ։

Magnetostriction-ը հավասար ազդեցություն է: Սա նշանակում է, որ երբ մագնիսական դաշտի բևեռականությունը փոխվում է, դեֆորմացիայի նշանը չի փոխվում։ Այսպիսով, եթե էլեկտրամագնիսով, որի ներսում գտնվում է ձողը, փոփոխական էլեկտրական հոսանք է անցնում, ապա ձողը պարբերական տատանումներ կկատարի հուզիչ էլեկտրամագնիսական դաշտի կրկնակի հաճախականությամբ հաճախականությամբ։ Այս ազդեցությունը կարող է վերացվել՝ կիրառելով փոխարկիչի նախնական մագնիսացումը: Որոնման հիդրոակուստիկ գործիքների փոխարկիչներում մագնիսացումն իրականացվում է մշտական մագնիսների տեղադրմամբ կամ ուղղակի հոսանքի հատուկ աղբյուրի ներդրմամբ։

Առանց կողմնակալության մագնիսասրտող փոխարկիչի աշխատանքի բնութագիրը ներկայացված է նկ. 6, իսկ կողմնակալությամբ՝ նկ. 7.

-Հ+Հ

Բրինձ. 6. Աշխատանքի նկարագրություն

մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ առանց կողմնակալության

Բրինձ. 7. Աշխատանքի նկարագրություն

մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ կողմնակալությամբ

Փոխարկիչների արդյունավետությունը բարձրացնելու համար արտաքին գրգռման հաճախականությունը պետք է հավասար լինի սեփական տատանումների հաճախականությանը։ Ձողի բնական առաձգական տատանումների հաճախականությունը կախված է դրա երկարությունից և այն նյութից, որից այն պատրաստված է։

Ձողի բնական հաճախականությունը որոշվում է բանաձևով.

որտեղ n-ներդաշնակ թիվ (սովորաբար n= 1);

լ -ձողի երկարությունը, սմ;

Էլ.նյութի առաձգականության մոդուլը, n/m 2 ;

ρ-ն խտությունն է, կգ/մ 3 .

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների նախագծեր

Ցանկացած մագնիսաստրրիվ փոխարկիչ մագնիսական նեղացնող նյութից պատրաստված միջուկ է, որի վրա տեղադրված է անջրանցիկ մեկուսիչով ճկուն պղնձե մետաղալարերի ոլորուն: Միջուկը հավաքագրվում է բարակ դրոշմավորված թիթեղներից: Դրոշմելուց հետո թիթեղները կռվում են։ Հալման ժամանակ թիթեղների մակերեսին առաջացած օքսիդային շերտը լավ մեկուսիչ է։ Թիթեղների միջև մեկուսացումը կանխում է միջուկում պտտվող հոսանքների առաջացումը և դրանով իսկ նվազեցնում է էներգիայի կորուստը միջուկը տաքացնելու համար:

Որոնման գործիքներում առավել լայնորեն օգտագործվում են ձողային մագնիսական ճնշող փոխարկիչները: Թիթեղները, որոնցից հավաքվում են ձողային փոխարկիչները, ունեն ուղղանկյուն ձև՝ սլոտներով: Թիթեղները հավաքվում են փաթեթի մեջ, որը փակ մագնիսական միացում է, որի ձողերի վրա դրված է ոլորուն։ Մշտական մագնիսներ տեղադրելու համար, որոնց օգնությամբ իրականացվում է փոխարկիչի մշտական մագնիսացումը, միջուկում տրամադրվում են երկայնական ակոսներ։ Ձողային մագնիսական նեղացնող փոխարկիչի դիզայնը ներկայացված է նկ. 8.

և դրանց բնութագրերը

Հիդրոակուստիկ ալեհավաքների նպատակը

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչներ

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչՏեխնիկական սարք է, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ էլեկտրական թրթռումները փոխակերպում է մեխանիկականի, կամ, ընդհակառակը, մեխանիկական թրթռումները էլեկտրականի։

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչների երկու հիմնական դաս կա.

ա) մագնիսական նեղացնող;

բ) պիեզոէլեկտրական.

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների աշխատանքի սկզբունքը

Magnetostrictive փոխարկիչները օգտագործում են մագնիսական նեղացման ֆենոմենը: Երևույթ մագնիսական նեղացումըստ էության բաղկացած է նրանից, որ որոշ ֆերոմագնիսական նյութերում մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ տեղի է ունենում դեֆորմացիա, որը բնութագրվում է նմուշի երկարության փոփոխությամբ, երբ այն գտնվում է մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով: Այս ազդեցությունը կոչվում է ուղղակի մագնիսական զսպող ազդեցություն.

Permalloy

Կոբալտ

– Նիկել

Բրինձ. 5. Հարաբերական դեֆորմացիայի կախվածության սյուժեն դաշտի ուժից

Ցանկացած նմուշի դեֆորմացիան սահմանափակվում է սահմանով, որը սովորաբար կոչվում է magnetostrictive հագեցվածությունը. Հագեցվածության լարվածության և մագնիսական դաշտի ուժգնությունը, որով հագեցվածությունը տեղի է ունենում, կախված է նյութից: Օրինակ, նիկելի մագնիսաստրրիվ հագեցվածությունը շատ ավելի մեծ է, քան կոբալտը, և նիկելի հագեցվածությունը տեղի է ունենում դաշտի ավելի ցածր ուժով, քան կոբալտի հագեցվածությունը:

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մագնիսաստրրիգիկ ազդեցությունը թուլանում է, մինչև այն ամբողջովին անհետանում է:

Մոլեկուլային կինետիկ տեսանկյունից մագնիսական սեղմման երեւույթը բացատրվում է հետեւյալ կերպ.

Ֆեռոմագնիսական նյութի փոքր համասեռ բյուրեղների բյուրեղագրական առանցքները տարածության մեջ պատահական կողմնորոշում ունեն։ Այս դեպքում առանձին բյուրեղները միավորվում են այսպես կոչված տիրույթներ. Յուրաքանչյուր տիրույթի մագնիսական պահերն ունեն որոշակի ուղղվածություն։ Օրինակ, նիկելի մեջ տիրույթների մագնիսական մոմենտները կողմնորոշված են ութ ուղղություններով՝ խորանարդի չորս անկյունագծերի երկայնքով։ Այս ուղղությունները կոչվում են ամենահեշտ մագնիսացման ուղղությունները. Եթե նմուշը մագնիսացված չէ, ապա տիրույթների մագնիսական մոմենտները պատահականորեն ուղղված են, իսկ ընդհանուր մագնիսական մոմենտը զրո է։

Արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ մագնիսական տիրույթները վերակողմնորոշվում են։ Օʜᴎ կողմնորոշված են այն ուղղություններով, որոնք համընկնում են արտաքին դաշտի ուղղության հետ: Այս դեպքում տեղի է ունենում բյուրեղային ցանցի դեֆորմացիա, ինչը հանգեցնում է նմուշի չափերի փոփոխության:

Ուղիղ մագնիսական զսպող ազդեցության հետ մեկտեղ կա նաև հակադարձ մագնիսական զսպող ազդեցություն, որի էությունը մեխանիկական սթրեսի ազդեցության տակ նմուշի մագնիսական վիճակի փոփոխությունն է։ Ֆեռոմագնիսական նյութի վրա մեխանիկական ազդեցության տակ բյուրեղային ցանցը դեֆորմացվում է, ինչի պատճառով փոխվում է տիրույթների մագնիսական մոմենտների կողմնորոշումը արտաքին մագնիսական դաշտի նկատմամբ։

Magnetostriction-ը հավասար ազդեցություն է: Սա նշանակում է, որ երբ մագնիսական դաշտի բևեռականությունը փոխվում է, դեֆորմացիայի նշանը չի փոխվում։ Տᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, եթե փոփոխական էլեկտրական հոսանք անցնում է էլեկտրամագնիսական սարքի միջով, որի ներսում գտնվում է ձողը, ապա ձողը պարբերական տատանումներ կկատարի հուզիչ էլեկտրամագնիսական դաշտի հաճախականության կրկնակի հաճախականությամբ: Այս ազդեցությունը կարող է վերացվել, եթե կիրառվի փոխարկիչի նախնական մագնիսացումը: Որոնման հիդրոակուստիկ գործիքների փոխարկիչներում մագնիսացումն իրականացվում է մշտական մագնիսների տեղադրմամբ կամ ուղղակի հոսանքի հատուկ աղբյուրի ներդրմամբ։

-Հ+Հ

Բրինձ. 6. Աշխատանքի նկարագրություն

մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ առանց կողմնակալության

Բրինձ. 7. Աշխատանքի նկարագրություն

մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ կողմնակալությամբ

Փոխարկիչների արդյունավետությունը բարձրացնելու համար արտաքին գրգռման հաճախականությունը պետք է հավասար լինի նրա բնական տատանումների հաճախականությանը։ Ձողի բնական առաձգական տատանումների հաճախականությունը կախված է դրա երկարությունից և այն նյութից, որից այն պատրաստված է։

Ձողի բնական հաճախականությունը որոշվում է բանաձևով.

որտեղ n-ներդաշնակ թիվ (սովորաբար n= 1);

լ -ձողի երկարությունը, սմ;

Էլ.նյութի առաձգականության մոդուլը, n/m 2 ;

ρ-ն խտությունն է, կգ/մ 3 .

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների նախագծեր

Բրինձ. 8. Ձողային մագնիսաստրրիվ փոխարկիչ

Ձայնային թրթռումների ճառագայթումը և ընդունումն իրականացվում են փաթեթի ծայրամասային մակերեսներով: Ծակոտկեն ռետինե էկրանը սովորաբար սոսնձված է ծայրամասային մակերեսներից մեկի վրա: Այս դեպքում ակուստիկ թրթռումների արտանետումը և ընդունումն իրականացվում է ջրի հետ շփման երկրորդ ծայրամասային մակերեսով: Տատանողական համակարգը ալեհավաքի պատյանից անջատելու համար փաթեթի և պատյանի միջև դրվում են ռետինե բռունցքներ: Ալեհավաքի պատյանը հերմետիկորեն փակված է կափարիչով, որի միջով ոլորուն լարերը խցուկների օգնությամբ դուրս են բերվում:

Երբեմն հիդրոակուստիկ գործիքների մեջ օգտագործվում են գլանաձև մագնիսական նեղացնող փոխարկիչներ՝ պտտվող ոլորունով։ Գլանաձև փոխարկիչի փաթեթը նույնպես հավաքվում է անցքերով բարակ զտված օղակներից: Փաթաթող մետաղալարն անցնում է անցքերով և փաթեթի ներքին խոռոչով։ Փաթաթման մեջ փոփոխական հոսանքը ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որի ուժի գծերը գտնվում են օղակի առանցքի վրա կենտրոնացած շրջանագծի մեջ։ Արդյունքում օղակում առաջանում են ուժեր, որոնք ուղղվում են ուժի գծերի շոշափողների երկայնքով և առաջացնում օղակի ճառագայթային տատանումներ։ Տրված ուղղությամբ թրթռումները ուղղելու համար փաթեթը տեղադրվում է ռեֆլեկտորի կենտրոնում, որն ունի 45º բացման անկյունով կոնի ձև:

Օղակաձեւ մագնիսական ճնշող փոխարկիչի սարքը և դրա տեղադրման եղանակը ներկայացված են նկ. ինը.

Բրինձ. 9. Օղակաձեւ մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ ռեֆլեկտորով

Տեխնիկական բնութագրեր մագնիսական նեղացնող փոխարկիչների համար

Magnetostrictive փոխարկիչները լայնորեն օգտագործվում են հիդրոակուստիկ ձկներ որոնող սարքավորումներում՝ շնորհիվ իրենց պարզության և հուսալիության: Այս փոխարկիչները ունեն բարձր մեխանիկական ուժ և չեն կոռոզիայի ենթարկվում ծովի ջրում: Փոխարկիչների արտադրության մեջ հեշտությամբ ապահովվում է ոլորունների անհրաժեշտ մեկուսացումը, քանի որ դրանց շահագործումը չի պահանջում բարձր լարման օգտագործում:

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների թերությունները ներառում են հետևյալը.

ա) բարձր աշխատանքային հաճախականությունների օգտագործման անհնարինությունը. ճառագայթվող հաճախականությունների վերին սահմանը սահմանափակվում է 60 կՀց-ով.

բ) համեմատաբար ցածր արդյունավետություն (20% - 30%);

գ) ցածր զգայունություն ընդունման ռեժիմում.

դ) բնական հաճախականության կախվածությունը ջերմաստիճանից.

Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների աշխատանքի սկզբունքը

Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների աշխատանքը հիմնված է ուղղակի և հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտների օգտագործման վրա:

ուղղակի պիեզոէլեկտրական ազդեցությունըստ էության բաղկացած է նրանից, որ որոշակի նյութերի բյուրեղների վրա կիրառվող մեխանիկական ուժերի ազդեցությամբ այդ բյուրեղների մակերեսին հայտնվում են էլեկտրական լիցքեր, որոնց մեծությունը համաչափ է դեֆորմացիայի աստիճանին։

Եթե բյուրեղը տեղադրվի երկու էլեկտրոդների միջև, որոնք միացված են փոփոխական լարման աղբյուրին, ապա այն կենթարկվի դեֆորմացիայի, որի մեծությունն ու նշանը կախված են էլեկտրական դաշտի ուժգնությունից և դրա բևեռականությունից։ Էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ մեխանիկական դեֆորմացիայի առաջացումը սովորաբար կոչվում է հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտ.

Պիեզոէլեկտրական էֆեկտն օժտված է բազմաթիվ նյութերով, ինչպես բնության մեջ գոյություն ունեցող, այնպես էլ արհեստականորեն ստացված նյութերով։ Բնական նյութերից քվարց բյուրեղներն ունեն առավել ցայտուն պիեզոէլեկտրական ազդեցություն ( SiO 2).

Հիդրոակուստիկ սարքերի ալեհավաքների արտադրության համար, բարիումի տիտանատ ( BaTio 3): Այս նյութը պիեզոկերամիկա է, որը ստացվում է 1400º ջերմաստիճանում տիտանի երկօքսիդի և բարիումի կարբոնատի փոշու խառնուրդից կրակելուց:

Այնուհետև նմուշները հղկվում են, և դրանց վրա կիրառվում են էլեկտրոդներ՝ արծաթը այրելով կերամիկայի աշխատանքային եզրերին։ Այնուհետև կերամիկան բևեռացվում է:

Չբևեռացված կերամիկայի մեջ առանձին պատահական դասավորված բյուրեղներն ունեն էլեկտրական մոմենտների տարբեր ուղղություններ ունեցող շրջաններ (տիրույթներ): Ուժեղ էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ (15–20 կՎ/սմ2 ուժգնությամբ) առանձին բյուրեղային տիրույթների էլեկտրական մոմենտները վերակողմնորոշվում են և առաջանում է նմուշի բևեռացումը։ Այս բևեռացումը պահպանվում է արտաքին էլեկտրական դաշտի հեռացումից հետո:

Բացի բարիումի տիտանատից, կապարի ցիրկոնատ-տիտանատը, ինչպես նաև Ռոշելի աղի սինթետիկ բյուրեղները ( NaKC 4 Հ 4 Օ 6 4 Հ 2 Օ) և ամոնիումի երկջրածին ֆոսֆատ ( ՆՀ 4 Հ 2 PO 4).

Բնական քվարց բյուրեղի ձևը ներկայացված է նկ. 10. Առանցք զ–զանցնելով բյուրեղի գագաթներով, ընդունված է անվանել այն օպտիկական առանցք.

z z

Բրինձ. 10. Քվարց բյուրեղ

Բացի օպտիկական առանցքից, բյուրեղներն ունեն էլեկտրական և մեխանիկական առանցքներ.

Եթե ութանիստ թիթեղը կտրված է քվարցային բյուրեղից, որն ուղղահայաց է իր օպտիկական առանցքին, ապա առանցքը x–x, ուղղահայաց դեպի անցնող առանցքը զ–զեւ անցնելով բյուրեղի փոխադարձ հակառակ ուղղահայաց եզրերով, ընդունված է կանչել էլեկտրական առանցք. Առանցք y–yառանցքին ուղղահայաց զ–զև բյուրեղի երկու հակառակ կողմի երեսները, ընդունված է զանգահարել մեխանիկական առանցք.Այսպիսով ստացված ութանկյուն թիթեղն ունի երեք էլեկտրական և երեք մեխանիկական առանցք:

Եթե այժմ ստացված ութանիստ թիթեղից այնպես է կտրվում ուղղանկյուն թիթեղը, որ նրա երեսներն ուղղահայաց լինեն նշված երեք առանցքներին, իսկ ամենամեծ երեսն ուղղահայաց լինի առանցքին. x–x, ապա նման ափսեը կունենա պիեզոէլեկտրական ազդեցություն: Այս ափսեը կոչվում է ափսե X- cut կամ Curie cut.

Երբ ենթարկվում է մեխանիկական ուժի Ֆ x , առանցքին ուղղահայաց երեսների վրա x–x, առաջանում է ուղիղ երկայնական պիեզոէլեկտրական ազդեցություն (ճնշման ուղղությունը համընկնում է էլեկտրական առանցքի հետ)։ Այս դեպքում այս դեմքերի միջև լարում է հայտնվում.

որտեղ լ, բ, հափսեի երկարությունը, լայնությունը և հաստությունը;

ε-ը նյութի թույլատրելիությունն է.

դ xհամաչափության գործակիցն է, որը սովորաբար կոչվում է

պիեզոէլեկտրական մոդուլ.

Եթե կիրառվում է մեխանիկական ուժ Ֆ y առանցքին ուղղահայաց երեսներին y–y, այնուհետև առաջանում է ուղիղ լայնակի պիեզոէլեկտրական ազդեցություն (արտաքին ուժի ուղղությունը ուղղահայաց է առանցքին. x–x): Այս դեպքում հայտնվում է հակառակ բևեռականության լարում.

U = -;

Հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտ ստանալու համար նույն ափսեը X-կտորը չափազանց կարևոր է էլեկտրական դաշտում տեղադրել այնպես, որ առանցքը x– xհամընկավ դաշտային գծերի ուղղության հետ։ Այս դեպքում ափսեը դեֆորմացվում է ինչպես առանցքի ուղղությամբ x– x, և առանցքի ուղղությամբ y–y. Հակադարձ երկայնական պիեզոէլեկտրական ազդեցության ազդեցության տակ ափսեի հաստությունը հկավելանա՝

Δ h = d x· U;

Միևնույն ժամանակ, հակադարձ լայնակի պիեզոէլեկտրական ազդեցության ազդեցության տակ ափսեի երկարությունը լկնվազի.

Δ l = – d xU.

Ամեն դեպքում, մեխանիկական թրթռումների հաճախականությունը հավասար է էլեկտրական թրթռումների հաճախականությանը։

Համաշխարհային օվկիանոսների մակերեսը կազմում է Երկրի մակերեսի մոտ 71%-ը։ Դրա մեծ մասը դեռ ուսումնասիրված չէ։

Համաշխարհային օվկիանոսները հետազոտելու անհրաժեշտությունը՝ ի դեմս էժան վառելիքի անընդհատ աճող մարդկային կարիքների և քաղաքացիական նավարկության վերահսկման, հանգեցրին հիդրոակուստիկ սենսորային համակարգերի ի հայտ գալուն, որոնք կարող էին ուսումնասիրել ածխաջրածինները ծովի դարակում և հայտնաբերել և տեղակայել քաղաքացիական նավերը ջրում։ տարածքներ.

Այսօր նման համակարգերի վրա բարձր պահանջներ են դրվում՝ օպտիմալ պարամետրեր ապահովելու համար, և օպտիկական ալիքատարների օգտագործումը որպես հաղորդող և զգայուն տարրեր կարող է զգալիորեն բարձրացնել նման համակարգերի արդյունավետությունը և նվազեցնել օվկիանոսների ուսումնասիրության և ջրային տարածքների մոնիտորինգի ծախսերը:

Ավանդական հիդրոակուստիկ սենսորները պիեզոէլեկտրական փոխարկիչներով փոխարինելու հիմնական գործոններն են ավելի ցածր արժեքը, բարձր հուսալիությունը, փոքր քաշի և չափի պարամետրերը, բաշխված սենսորների արտադրության հեշտությունը և ցածր հաճախականության շրջանում բարձր զգայունությունը և զգայուն մանրաթելային մասի էլեկտրամագնիսական միջամտության բացակայությունը: .

Հետախուզությունն իրականացվում է ակտիվ սոնարով։ Նավի աղբյուրը արձակում է լայնաշերտ ակուստիկ ճառագայթում: Տարբեր խտություններ ունեցող ծովի հատակի տարածքները, ինչպիսիք են նավթի և գազի հանքավայրը և նորմալ հողը, կարտացոլեն տարբեր սպեկտրային բաղադրիչներով ակուստիկ ճառագայթում: Արտաքին օպտիկամանրաթելային ալեհավաքը գրանցում է այդ ազդանշանները: Բորտային սարքավորումը մշակում է ալեհավաքից ստացված տվյալները և, ելնելով օգտակար ազդանշանի ժամանակային ուշացումից, ուղղություն է տալիս ցանկալի օբյեկտին։

Ակուստո-օպտիկական մալուխի շահագործման սկզբունքը, որի զգայուն տարրը օպտիկական մանրաթելն է, հիմնված է մանրաթելի բեկման ինդեքսը փոխելու էֆեկտի վրա, հետևաբար՝ ձայնային դաշտի ազդեցության տակ օպտիկական ճառագայթման փուլի վրա: Հաշվարկելով փուլային փոփոխությունը՝ կարելի է տեղեկատվություն ստանալ ակուստիկ ազդեցության մասին։

Կան բազմաթիվ օպտիկական սխեմաներ և զգայուն տարրերի ձևավորում, բայց դրանք բոլորը թույլ են տալիս մուլտիպլեքսավորել մեծ թվով սենսորներ մեկ մանրաթելի վրա, մի քանի մանրաթելեր տեղադրելով ակուստո-օպտիկական մալուխի մեջ, կարող է մեծացնել սենսորների թիվը ալեհավաքում՝ մի փոքր ավելացնելով հաստությունը: ակուստո-օպտիկական մալուխ: Այս պահին մեծ թվով սենսորների մուլտիպլեքսավորման այս մեթոդը հնարավոր է ապահովել միայն օպտիկական մանրաթելերի օգտագործմամբ:

Այս նախագծի թեմայով աշխատանքները սկսվել են 2011 թվականին «Էլեկտրոպրիբոր կոնցեռն» կենտրոնական գիտահետազոտական ինստիտուտի հետ համատեղ, 2011-2013 թվականներին կատարվել են նախապատրաստական աշխատանքներ, մշակվել են ակուստո-օպտիկական մալուխների ստեղծման հիմնական հայեցակարգերը, ազդանշանների մշակման տարբեր մեթոդներ. փորձարկվել է 2014-2016 թվականներին և իրականացրել է պասիվ ակուստո-օպտիկական մալուխների և էլեկտրոնային ազդանշանի մշակման միավորների մի քանի դասավորություններ:

Դինամիկ միջակայքը, զգայունությունը, աղմուկի հատակը և այլ պարամետրերը որոշելու համար յուրաքանչյուր ալեհավաքի վրա իրականացվել են մի շարք թեստեր: Փորձարկումները ներառում էին ալեհավաքի ուսումնասիրություններ անխոիկ խցիկում (ակուստո-օպտիկական մալուխը տեղադրված է եռոտանիների վրա՝ ակուստիկ դաշտի աղբյուրի շուրջ) և բաց ջրում (ակուստո-օպտիկական մալուխը փաթաթված է ձայնային թափանցիկ փորձարկման զամբյուղի վրա, որի կենտրոնում տեղադրված է ակուստիկ դաշտի գնդաձև աղբյուր): Ստորև ներկայացնում ենք լուսանկարներ թեստերից.

Ընդլայնված հիդրոակուստիկ օպտիկամանրաթելային ալեհավաքների ստեղծումն ու ուսումնասիրությունը գիտության երիտասարդ ճյուղ է Ռուսաստանում, որը մեծ հեռանկարներ է բացում հիդրոակուստիկ չափումների ոլորտում։