Магнитострикция

Магнитострикция - отличительная особенность ферромагнитных материалов изменять размеры при воздействии магнитных полей.

Джеймс Джоуль обнаружил эту особенность в 1842 г., анализируя образец никеля.

Изменение формы тела может проявляться, например, в растяжении, сжатии, изменении объёма, что зависит как от действующего магнитного поля, так и от кристаллической структуры тела. Наибольшие изменения размеров обычно происходят у сильномагнитных материалов.

Магнитострикция используется для генерации ультра и гиперзвука. Для гиперзвука с частотой порядка 1 ГГц магнитострикция остается практически единственным реальным методом его получения.

Пьезоэлектрический эффект

Прямой эффект был открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 году. Обратный эффект был предугадан в 1881 году Липпманом исходя из термодинамических соображений. В том же году экспериментально открыт братьями Кюри.

ПРЯМОЙ эффект - ПРИЕМ уз колебаний.

Прямой пьезоэлектический эффект - при внешнем механическом воздействии, которое вызывает деформацию монокристаллов, на их гранях возникают противоположные по знаку электрические заряды.

Обратный пьезоэлектрический эффект - при приложении электрического напряжения к пьезоэлектрическому кристаллу произойдет его механическая деформация, под которой оно будет расширяться или сжиматься.

ОБРАТНЫЙ эффект - ГЕНЕРАЦИЯ уз колебаний.

Принцип работы эхолокатора: Расстояние от источника сигнала до определяемого объекта вычисляется на основании временных характеристик сигналов передатчик – приемник.

Процесс уз сканирования

– генерация ультразвуковых волн (обратный пьезоэлектрический эффект);

– проникновение ультразвуковых волн в ткани;

– взаимодействие ультразвука с тканями, отражение от границ раздела сред в виде различной силы «эха»;

– преобразование отраженных сигналов в электрический сигнал (прямой пьезоэлектрический эффект);

– регистрация электрического сигнала с помощью различных видов регистрации отраженных сигналов или различных видов развертки изображения.

Строение датчика: смола, керамический преобразователь, корпус, кабель, акустический поглотитель.

Сигналы, используемые в уз датчике

Сигнал А является запорным сигналом, используемым для управления посылаемыми сигналами.

Сигнал В содержит выходной и отраженный сигналы.

Сигнал С – выделяет сигналы передачи или приема. Для того, чтобы установить различие между посылаемыми и принимаемыми сигналами, вводятся временные окна (сигнал D). Временной интервал dt является минимальным временем измерения, аt1+t2 - максимальным. Эти временные интервалы соответствуют прохождению определенных расстояний со скоростью распространения звука в используемой рабочей среде.

После получения отраженного сигнала (в то время, когда сигнал D имеет максимальное значение), вырабатывается сигнал Е, величина которого принимает нулевое значение после окончания действия передающего импульса А. Сигнал F вырабатывается при появлении положительного импульса Е и сбрасывается в случае отсутствия сигнала Е и появления импульса А.

Таким образом, сигнал F будет иметь максимальное значение при наличии объекта на расстоянии, определяемом параметрами сигнала D, т.е. сигнал F является выходным сигналом ультразвукового датчика, работающего в бинарном режиме.