Лабораторная работа 5. Исследование ультразвукового пьезокерамического преобразователя
 Скачать 206.73 Kb.
|
|
Лабораторная работа №5. Исследование ультразвукового пьезокерамического преобразователя 1. Цель работы Ознакомление с устройством и работой ультразвуковых пьезокерамических преобразователей. Определение силовых параметров ультразвуковой установки в процессе работы. 2. Теоретическое положение к работе В качестве нагрузки в структурной схеме ультразвукового комплекса в данной работе выступает акустический блок – пьезокерамический преобразователь (преобразователь Ланжевена), который схематически показан на рис. 1.   Рисунок 1 – Ультразвуковой полуволновый пьезокерамический преобразователь 1-пьезокерамические кольца, 2-отражающая накладка, 3-излучающая накладка, 4-электроды, 5-резьбовое соединение, 6-изолирующая втулка Преобразователь, рис. 1. выполнен из пьезокерамического материала ЦТС24. При внесении пьезокерамического преобразователя в электрическое поле он деформируется в результате обратного пьезоэлектрического эффекта. Если воздействующее электрическое поле переменно, то преобразователь приобретет вынужденные механические колебания. Амплитуда этих колебаний достигнет максимума тогда, когда частота электрического поля возбуждения будет соответствовать частоте его механического резонанса. В последние двадцать лет проводилось много работ с керамикой, называемой ферритами, которые наделены свойствами магнитострикции и иногда называемые пьезомагнитные. У ферритов есть преимущество перед магнитострикционными металлами, которое проявляется в их высоком электрическом сопротивлении и чрезвычайно малых потерях на вихревые токи, что и обуславливает их эффективность в качестве преобразователей. Выбор материала для изготовления пьезокерамического преобразователя производится по основным параметрам этих материалов. Пьезокерамические преобразователи находят широкое применение при ультразвуковой очистке. Ее осуществление стало возможным благодаря доступности мощных пьезоэлектрических преобразователей, таких как титанат бария, титанат цирконат свинца и т.д. и обусловлено развитием преобразователей, инструментария и т.п. Частота ультразвуковых волн, используемых в данном процессе, варьируется от 20 до 40 кГц, а интенсивность – от 0,5 до 5х104 Вт∙м-2. 3. Описание лабораторной установки Лабораторная установка представляет собой развернутую схему ультразвукового комплекса, собранную по блок-схеме, изображенной на рис. 2. а) Элементы комплекса – ультразвуковой генератор, акустический блок, состоящий из собственно, пьезокерамического преобразователя, различной конфигурации волновода и, непосредственно, рабочего инструмента - наконечника. б) Элементы контроля – осциллограф, частотомер, вольтметр, амперметр, инструменты для измерения линейных размеров. в) Вспомогательные элементы – емкость с водой для визуального наблюдения истечения ультразвуковой энергии при изменении мощности ультразвукового генератора. Для удобства подсоединения студентами оборудования и контрольно – измерительных приборов (КИП), на рис. 2. представлена электромонтажная блок – схема с клеммами – выводами.  Рисунок 2 – Электромонтажная блок-схема подключения оборудования и КИП 4. Ход работы Данные измерений, полученных в процессе проведения лабораторной работы, и результаты вычислений необходимых параметров занесены в таблицу 1. Резонансная частота: 22,4 Гц Расчетная мощность находится по формуле:      Таблица 1 – Результаты измерений
Построение графиков зависимости мощности P(W) от величин силы тока I(A) и напряжения U(V).   Рисунок 3 – Графики зависимости мощности от силы тока и напряжения 5. Вывод В ходе лабораторной работы мы ознакомились с устройством и принципом работы ультразвукового пьезокерамического преобразователя, определили параметры ультразвуковой установки, произвели расчет мощности, а так же построили графики зависимости мощности от напряжения U и силы тока I, которые показывают, что с ростом напряжения или силы тока мощность возрастает. |
