5. Характеристики магнитострикционных материалов

Как известно, во всех электроакустических преобразователях проис­ходит двойное преобразование энергии. Первое преобразование связано с превращением электрической энергии, подводимой к преобразователю, в энергию механических колебаний. Потери в магнитострикционном преобразователе связаны с магнитным гистерезисом и вихревыми тока­ми [14]. Потери при первом преобразовании оцениваются электромехани­ческим КПД

где Р_э — полная подводимая электрическая мощность; Р_м — механическая мощность; Р_Э.П— мощность электрических потерь.

Второе преобразование связано с переходом механической энергии в акустическую. В этом случае потери определяются потерями на механи­ческие колебания в каждом элементе колебательной системы, которые в свою очередь складываются из потерь на внутренее трение в материале преобразователя и волноводносогласующих устройств, потерь в местах крепления элементов и др. Второе преобразование определяется меха-ноакустическим КПД

где Р_а — излучаемая акустическая мощность; Р_мп — мощность механичес­ких потерь

потерь.

Очевидно, что общий электроакустический КПД колебательной сис-ы

темы

61

Рис. 38. Типовая пластина для набора магни-

Тострикционного преобразователя: а - ширина стержня; b — ширина; d — высо­та накладки; 1 - длина; t - толщина набора

Рис. 39. Функциональные элементы трехполуволновой колебательной системы (а) и распределение в них величины амплитуды продольных колебаний (б):

1 — магнитострикционный преобразователь; 2 — волновод; 3 — излучатель

Для частот 20—30 кГц электроакустический КПД магнитострикцион-ного преобразователя не превышает 45%.

С повышением резонансной частоты колебательной системы КПД уменьшается. Конструктивно магнитострикционные преобразователи выполняют в виде пакета, набранного из отдельных тонких пластин. Такая конструкция позволяет снизить потери на вихревые токи. Пластины, толщина которых составляет 0,2 мм, имеют окно для наложения обмот­ки и конструктивно представляют замкнутый магнитопровод. При задан­ной резонансной частоте пучность смещений приходится на концы, а узло­вая плоскость — на половину высоты пакета. На рис. 38 показана типовая пластина. Размеры отдельных элементов пластины определяются из усло­вий резонансной частоты, излучаемой мощности, требований к прочности. В табл. 6 показаны размеры и потребляемая электрическая мощность ос­новных серийно выпускаемых магнитострикционных преобразователей и преобразователей, разработанных применительно к нестандартному технологическому оборудованию для процессов очистки.

Расчет резонансных, энергетических и других характеристик преобра­зователей рассмотрен в работах [11, 28, 32 и др.] На рис. 39 показаны функциональные элементы стержневой колебательной системы и распре­деление в них амплитуды продольных колебаний. Режим стоячей волны, образующий узлы и пучности смещений, создает благоприятные условия для соединения элементов воедино и крепления системы в целом в техно­логическом узле.

62