Исследование входных характеристик магнитострикционных преобразователей и разработка методов их анализа для целей моделирования

• Автор: Бао, Фан
• Шифр специальности: 05.09.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1994
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МОДЕЛЬ РАБОТЫ МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
1.1- Основные уравнения, описывающие поведение магнитострикционного тела в области звуковых и ультразвуковых частот

1.2- Линеаризованная модель магнитоупругих колебаний магнитострикционного тела
1.3. Система электромеханических аналогий-
Эквивалентная электрическая схема преобразователя
1.4. Входное сопротивление магнитострикционного преобразователя
1-S. Схема измерения экспериментальных
характеристик магнитострикционного
преобразователя
Выводы
ГЛАВА 2. КВАЗИСТАТИЧЕСКОЕ МАГНИТНОЕ ! ПОЛЕ СЕРДЕЧНИКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПРИ ОТСУТСТВИИ ПРОДОЛЬНЫХ
* КОЛЕБАНИЙ
2.1 Комплексная магнитная проницаемость. Динамическое входное сопротивление катушки с ферромагнитным сердечником

2.2. Комплексная магнитная проницаемость при релаксационном характере изменения намагниченности

Выводы
ГЛАВА 3. СОБСТВЕННЬЕ КОЛЕБАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ

СТЕРЖНЕЙ
3.1. Состояние проблемы
3.2- Вариационный прицип решения задачи расчета собственных колебаний упругих тел конечных размеров

3-3. Ортогональная система пробных функций
3-4. Эквивалентная масса стержня прмоугольного сечения
Выводы
ГЛАВА 4. ВХОДНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ УПРУГИМИ КОЛЕБАНИЯМИ ПРИ ОТСУТСТВИИ ТОКОВ В ВОЗБУЖДАЮЩЕЙ ОБМОТКЕ
4-1. Входное сопротивление преобразователя, связанное с упругими колебаниями
4-2. Коэффициент полезного действия
преобразователя
Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время внимание исследователей вновь привлекают вопросы применения новых магнитострикционных материалов в качестве сердечников преобразователей для возбуждения механических колебаний большой интенсивности в области звуковых и ультразвуковых частот. До последнего времени в качестве элементов сонаров для генерации звука в морской воде использовались пьезокерамические преобразователи- Учитывая, что условия распространения звука с понижением частоты улучшаются, наметилась тенденция снижения рабочей частоты преобразователей и главным препятствием на пути использования пьезокерамических устройств стали их размеры.
Были сделаны попытки применения изгибных колебаний для снижения рабочей частоты, однако технические вопросы, такие как старение не были решены- Тем не менее для очень низких частот преобразователи все еще были слишком массивны.
Другое направление исследований оставалось в рамках принятой концепции проектирования акустических излучателей и сосредоточило усилия на поиске новых материалов, которые удовлетворяли бы поставленной цели- Решение лежало на пути применения в качестве сердечников преобразователей редкоземельных металлических соединений, таких как соединение тербий-диспрозий-железо, известное в научной литературе как терфенол-Д- Это соединение обладает высокой магнитострикцией, низким модулем КНга и хорошим магнито-механическим коэффициентом связи. Применение этого материала вместо пьезокерамики уже привело к значительному снижению рабочей частоты, компактности устройства при мощности порядка 1,6 кВт.

круговая диаграмма с вещественной осью не пересекается- Это также вносит погрешность в рассчитанные величины по формулам этого метода. При уменьшении потерь различие между этими частотами уменьшается и точность расчета параметров преобразователя возрастает
1.5.Схема измерения экспериментальных характеристик магнитострикционного преобразователя.
Измерение зависимости модуля входного сопротивления преобразователя от частоты и угла сдвига фаз между входным напряжением и током проводилось по схеме, представленной на рис-1-7.
По обмотке преобразователя одновременно протекал как постоянный ток подмагничивания, так и переменный возбуждающий ток. Питание постоянным током осуществлялось стабилизированным источником тока ТЕС - 18.
Для защиты входных цепей источника постоянного тока от переменных сигналов и для уменьшения составляющей переменного тока, ответвляющейся во входные цепи источника постоянного тока, и, тем самым, уменьшения погрешности при измерении переменной составляющей тока преобразователя, в цепь постоянного тока включался фильтр, состоящий из последовательно включенного дросселя Ьдр с рабочим током до 10 А и параллельно включенного конденсатора Сщ. Величина индуктивности дросселя выбиралась из условия, чтобы его сопротивление на частоте в 1,0 кГц было не менее 1,0 кОм. Сопротивление шунтирующей емкости Сщ на этой частоте составило доли Ома.
Величина тока источника тока Л0 могла плавно меняться в