Электродинамикалық әдіс

Лоренц күші негізі болып табылатын аталған әдісті магнито-индуктивті деп атайды. Айнымалы электрлі тогы бар катушка электрөткізгішті ортаға орналастырылады. DV көлемде J тығыздықты кұйынды тог пайда болады және dV көлемге F күші әсер етеді. Бұл жерде J,B және F бағыттарына мәне беру қажет:

(3)

В магнит өрісін таңдай отыра біз қума немесе қима толқындар ала аламыз. Егер өріс жазыққа паралель , ал F күші бағытталған болса, онда 3а суретінде көрсетілгендей қума толқындар пайда болады. Егер өріс жазыққа перпендикуляр, ал F паралель (3б сурет) орналасса, көлденең толқындар пайда болады. Лоренц күшіне негізделген құрылғы, электромагнитті акустикалық түрлендіргіш деп аталады (ЕМАТ).

Магнитострикционды әдіс

Барлық феромагнитті матерялдар магнит өрісіне түскен кезде механикалық деформацияға ұшырайды. Бұл құбылысты магнитострикция деп атайды және ол магнит өрісінің бағытына байланысты емес. Магнитострикционды осциллятор (4 сурет) көмегімен көлденең толқындар жасауға болады.

Берілген тәжірбиеде ферромагнитті стержень XY, B орта нүктесінде бекітіледі. Стерженның соңында орамдары бар. орам және конденсатор паралельно қосылған және анод пен катод арасында милиампермен жалғанған, ал орамы сетка және катод арқылы тізбекке жалғанады.

Конденсатор тогы орамы арқылы өткенде, стержень магниттеледі. Бұл тоқтың кез келген өзгерісі магиттелу өзгерісіне алып келеді. Бұл орамнына тоқтың жинақталуына әсер етіп, орамына әсер етуші айнымалы ЭҚК тууына әсер етеді. Егер тербеліс контурының жиілігі стерженьннің жиілігіне сәйкес келсе ультрадыбысты тудырады. Милиамперметрдың көрсеткіші бойынша С1 конденсатордың сиымдылық көрсетуге болады.

Ультрадыбысты толқынның жиілігі мына түрде анықталады:

Мұнда l – стержень ұзындығы, Y – Юнг модульі, ρ – феромагнетик тығыздығы.

l және Y мәндерін өзгерте отыра ультрадыбыстың жиілігін өзгертуге болады.

Аталған әдісте толқынды беру кезінде магнитострикционды осциляторды сәуленің бағытында қоздыру қажет. Осцилятор өзінің жиілігінде жұмыс жасай отыра дыбыстың жоғарғы интенсивтілігін қамтамассыз етеді. Магнитстрикционды әсер никель, темір, кобальт және олардың балқымаларында байқалады. Соңғы кездері феррит атты керамикамен көптеген жұмыстар жүргізілді. Тәжірбиеде қолдануға арналған магнитострикционды құрылғының құрлымы (5 сурет).

Магнитострикционды түрлендіргіштің эквивалентті тізбегі 6 суретте көрсетілген. Эквивалентті тізбек түрлендіргіштің жиіліктің резонансты бөлігін анықьау үшін қолданылады. Ол тізбектей және паралель болуы мүмкін. Дәл соны жиілікке байланысты импедансты есептей отыра эквивалентті тізбек көмегімен есептеуге болады.

Магнитострикционды түрлендіргіштің сұлбасы түрлендіргіштің өзгеруі сызықтық еместігі және олардың кұрамындағы жоғалутларға байланысты күрделі болып келеді. Тізбек индкутивтілік кедергі толық индуктивтілік, сыйымдылық және кедергі түрлендіргіштің механикалық құрамына байланысты.

Электромагниттік әдіс

1967 жылы зеттеулер электромагитті сәулелену, сұйық гели температурасындағы висмут пен алюмини монокристадық дисклерінде акустикалық резонанс тудыра алатындығы байқалған. Бұл нәтижелер электромагнитті акустикалық түрлендіргіштердің шыгарылуының бастауына алып келді. Ультрадыбыстың электромагниттік генерация әдісінде электродинамика модель кұрлымына (қоздырушы орам) тұрақты магнит орналастырылады.

Өткізгіш беттің жанынына қажетті ультрадыбысты жиіліктегі тогы бар өткізгіш орналасқан уақытта, бетке жақын аймақта құйынды ток пайда болады. Оның ену тереңдігі скин-қабатының (өрістің тереңдік қабаты) тереңдігімен анықталады:

мұнда ω –токтың цикылдық жиілігі, µ - магнит өтімділігі, – электр өтімділік.

Электромагнитті акустикалық түрлендіргіштің (ЕМАТ) ішкі құрлымы және қолдану сұлбасы 7 суретте көрсетілген. ЕМАТ арқылы Рэлея толқындарының жасалуы 8 суретте көрсетілген. Лоренц күші әртүрлі әрекеттесу арқылы оралған сеткаға беріліеді және ультрадыбыс көзі ретінде жұмыс жасайды. Мұндай құрылым дыбыс шығарумен қатар оны анықтауға мүмкіндік береді.

Түсінуді жеңілдету үшін қабылдауды қарастырайық. Магнитті емес матерялдарда толқындардың қозғалысы магнит ағынының киып өуіне әсер ете отыра, онда құйынды ток тудырады. Бұл құйынды токтар индуктивті түрде ток алынатын ораммен Н өрісте әреттеседі. Магниттік матерялдарда ультрадыбыстың динамикалық керенуі, магнитострикция арқасында магниттелу өзгерісін тудырады. Ол өз кезегінде Н өріс пен және индуктивті байланыс арқылы қабылдағыштың орамына әсер етеді.

Стандартты ЕМАТ іс жүзінде бес типті толқынның біреуін өндіреді:

1. Алынған матерялдың бетіне перпендикуляр таралатын, радиалды поляризациялық көлденең толқындар;

2. Жазыққа перпендикуляр таралатын бойлық толындар;

3. Жазыққа перпендикуляр таралатын жазыпполяризацияланған көлденең толқындар;

4. Бойлық немесе вертикаль поляризацияланған көлденең толқындар

5. Горизонталь поляризацияланған SH – толқындар;

Соңғы 30 жыл бойы өнертабыстың бұл бөлімінде айтарлықтай ілгерілеу байқалған. ЕМАТ көмегімен әртүрлі нысанды зерттеудің көптеген мәселелері шешілді.