Потери энергии в УЗМИ

Рассеяние энергии в УЗМИ определяется многими факторами, это прежде всего потери при электроакустическими преобразовании.

При использовании в качестве ЭАП магнитострикторов часть энергии идет на джоулев нагрев обмотки магнитострикционного пре­образователя, до 20% энергии - это потери на вихревые токи, которые растут пропорционально квадрату частоты и приближенно могут быть определены из следующего соотношения [4]:

(36)

где - удельное сопротивление материала; 2h - толщина пла­стины магнитостриктора; - амплитуда магнитной индукции.

Значительная часть потерь энергии связана с магнитным гисте­резисом. Потери на магнитный гистерезис в магнитострикторах при­ближенно определяются соотношением [4]

(37)

где - константы для данного материала; - постоянная составляющая намагниченности; - переменная составляющая на­магниченности.

При использовании в качестве ЭАП пьезоэлементов потери энергии связаны с диэлектрическими потерями, потерями при преоб­разовании энергии электрического поля в механические смещения (пьезоэлектрические потери) и потерями на механический гистерезис.

Часть энергии рассеивается за счет конструкционного демпфи­рования (потери в опорах, резьбовых соединениях), часть - потери на внутреннее трение в материалах различных элементов УЗМИ (т.е. потери на механический гистерезис). Последние зависят от свойств материала (коэффициента поглощения , волнового сопротивления ), амплитуды механических напряжений в элементах УЗМИ, вида колебаний элемента УЗМИ (продольные, крутильные, изгибные), номера гармоники, режима термообработки некоторых других факто­ров.

Так, рассеиваемая при продольных колебаниях мощность может быть приближенно оценена по следующей формуле (для вол­новода постоянного поперечного сечения F):

(38)

Некоторые данные по механическим потерям представлены в табл. 2.

Таблица 2

Матери- алы	,	c, м/с	.yd, %	, Вт	, МПа	, м/с
Сталь 10			2,34		160-220	4,02
Сталь 45			0,72		280-410	8,6
Сталь 65Г			0,18		340-660	8,4
30ХГСА			0,25		300-750	7,7-19,2
1Х18Н9Т			1,4
ВТ1-0			0,24			11,8
ВТ4		4800-5130	0,08
ВТ6			0,11		540-660	25,8
Л59			0,15	7,5	-	-
Д16Т			0,15	3,5		8,27
В95Т1			0,098	2,4		11,3

В пятой графе табл.2 для большей наглядности представлены данные по рассеиваемой мощности (только за счет механического гистерезиса), подсчитанные по формуле (38), для мкм, f =26,5 кГц, диаметр цилиндрического волновода D =5 мм (F =19,6 ).

Из данных табл. 2 следует, что для высокоамплитудных элемен­тов УЗМИ необходимо применять либо сталь 65Г, либо титановые сплавы, либо дюрали.

Дата добавления: 2014-11-29