|
Меню сайта
Статистика
|
Излучатели ультразвукаИзлучатели ультразвукаЧтобы излучатель мог создавать упругие волны ультразвука, частота его колебаний должна превышать 20 000 гц. Такие излучатели открыты уже давно, но применяться стали совсем недавно. В 1880 г. французские ученые братья Пьер и Поль Кюри исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что, если кристалл кварца сжать с двух сторон, на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани — положительные, на другой — отрицательные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заряды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Но на грани, дававшей при сжатии положительный заряд, при растяжении будет отрицательный, и наоборот. Такое возникновение электрических зарядов на кристаллах было названо пьезоэлектричеством (от греческого слова «пьезо» — давлю). Кристалл, имеющий такое свойство, называют пьезоэлектриком. В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноименные электрические заряды, он либо сожмется, либо растянется, в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой отрицательный заряд. Пьезоэлектричество впервые было практически применено лишь в мировой войне 1914— 1918 гг. Французский ученый Поль Ланжевен предложил использовать это явление, чтобы обнаруживать подводные лодки. Винт лодки порождает при своем вращении упругие волны. Они распространяются в воде со скоростью 1460 м/сек. Если пьезоэлектрический кристалл, опущенный в воду, окажется на пути ультразвуковой волны, то волна сожмет его грани и на них появятся электрические заряды. Ланжевен изобрел и излучатель ультразвуковых волн. Пробуя заряжать грани кварцевого кристалла электричеством от генератора переменного тока высокой частоты, он установил, что кристалл совершает при этом колебания в такт изменению напряжения тока. Одна пластинка кристалла излучает ультразвук очень малой мощности. Чтобы получить большую мощность колебаний, Ланжевен составил из многих кварцевых пластинок мозаичный слой. Кварцевую мозаику он вложил между двумя стальными листами. Они и скрепляли ее, и были электродами. Чтобы увеличить амплитуду колебаний у пластинок кристалла, Ланжевен воспользовался явлением резонанса: если собственная частота колебаний пластинки совпадает с частотой колебаний напряжения на электродах, амплитуда колебаний на пластинке резко возрастает. Исследования Ланжевена дали возможность изготовлять кварцевые излучатели ультразвука различных частот. Пьезоэлектрическими свойствами обладают не только кристаллы, но и керамика из титаната бария. У керамических излучателей много преимуществ перед кварцевыми. Им можно придавать любые размеры и любую форму. Ультразвук можно получать и другим способом. Еще в 1847 г. физик Джоуль, изучая магнитные свойства металлов, обнаружил, что железные и никелевые стержни изменяют свои размеры при перемагничивании электрическим током. Когда направление тока в обмотке изменяется, стержень то уменьшается, то увеличивается в такт изменениям в направлении тока. В окружающей среде при этом возбуждаются упругие волны, частота которых определяется колебаниями стержня. Это явление было названо магнитострикцией (от латинского слова «стриктус» — сжатие).
|
ПОИСК
Block title
|
