Автоматизация проектирования средств и систем управления. Физико-тех

Математическое описание

Скорость движения

U = B/(6phr),

ãäå Â — коэффициент сопротивления среды движению частиц (коэффициент трения);

p — коэффициент формы сферических частиц; h — вязкость среды;

r — размер (радиус) частиц.

Это уравнение не всегда применимо — обычно только для дисперсий с частицами радиусом более 10–6 м. Для разреженной среды уравнение будет справедливым для больших частиц.

Применение

Фотофорез наиболее часто применяется в медицине и косметологии, а также в проектировании двигателей для космических летательных аппаратов.

2.20.2. Стробоскопический эффект

Входы: частота электрических колебаний. Выходы: скорость вращения.

Графическая иллюстрация приведена на рис. 2.74.

Рис. 2.74. Стробоскопический эффект

151

Сущность

Стробоскопический эффект — зрительная иллюзия, возникающая в случаях, когда наблюдение какого-либо предмета или картины осуществляется не непрерывно, а в течение отдельных периодически следующих один за другим интервалов времени (например, при периодическом открывании и закрывании проецируемой на экран картины вращающимся диском с прорезями — обтюратором, или при периодических вспышках света в темном помещении).

На рис. 2.74 представлена иллюстрация стробоскопического эффекта. Если, например, частота вспышек света, который освещает вращающуюся спицу, будет равна числу оборотов спицы за 1 с, то спица будет освещаться каждый раз в одном и том же положении 0 (в одинаковой фазе кругового движения) и зрительно будет казаться неподвижной. Если же частоту появления вспышек несколько уменьшить, то период между вспышками увеличится и за этот период спица будет совершать целый оборот, плюс поворот еще на небольшой угол, следовательно, при каждой следующей вспышке она будет казаться немного сдвинутой в направлении вращения — последовательно в положении 1, 2, 3 и т. д., т. е. она будет казаться медленно вращающейся в том же направлении, как это показано на рис. 2.74, à.

В том случае, когда частота вспышек немного больше числа оборотов спицы в секунду, каждая последующая вспышка будет освещать спицу в положении, пока она не сделала еще полного оборота, т. е. последовательно в положениях 0, 1, 2, 3 è ò. ä. (ñì. ðèñ. 2.74, á), и она будет казаться медленно вращающейся в противоположную сторону от ее реального движения. Такое же кажущееся обратное вращение спицы возникает и в случае, когда частота вспышек почти вдвое, втрое или вчетверо меньше вращения спицы. Это так называемая стробоскопиче- ская иллюзия, которую мы иногда видим в кино.

Стробоскопический эффект обусловлен инерцией зрения, т. е. сохранением в сознании наблюдателя воспринятого зрительного образа на некоторое (малое) время после того, как вызвавшая образ картина исче- зает. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени «гашения» зрительного образа, то образы, вызванные отдельными актами, сливаются и наблюдение субъективно ощущается как непрерывное.

152

Математическое описание

Частота движения тела при несовпадении частот движения тела и световых импульсов

F f ä f è.ñ ,

ãäå f ä — частота движения дела, Гц;

f è.ñ — частота импульсов света, Гц.

Применение. Стробоскопический эффект используется при бесконтактном измерении скорости вращения тел.

À.с. 255684. Фазовый способ измерения длины волны ультразвука, основанный на использовании стробоскопического эффекта при помощи бегущих ультразвуковых волн, отличающийся тем, что с целью повышения точности модулируют одну из бегущих ультразвуковых волн, освещаемых пучком света, по фазе, наводят последовательно ось фотоэлектрического микроскопа на максимум освещенности видимого изображения и по расстоянию между соседними максимумами судят о длине ультразвуковой волны.

À.с. 515936. Способ определения окружных люфтов трансмиссий с ведомым и ведущими валами, заключающийся в том, что на ведомом валу наносят базовую метку и вращают его с определенной и постоянной угловой скоростью, отличающийся тем, что с целью повышения точности определения люфтов освещают базовую метку стробоскопическими импульсами с частотой, при которой метка кажется неподвижна, изменяют синхронно скорость вращения ведущего вала и частоту импульсов и определяют угол отклонения метки от первоначального ее положения, по которому судят о люфтах трансмиссий.

2.20.3. Электрореологический эффект

Входы: электрическое поле. Выходы: вязкость.

Графическая иллюстрация приведена на рис. 2.75.

Сущность

Электрореологическим эффектом называется быстрое обратимое повышение эффективной вязкости неводных дисперсных систем (см. рис. 2.75) в сильных электрических полях.

Электрореологические суспензии состоят из неполярной дисперсной среды и твердой дисперсной фазы с достаточно высокой диэлектрической

153

2.20.4. Акустоэлектрический эффект

Входы: акустическая волна.

Выходы: электрический ток, электрическое напряжение.

Графическая иллюстрация приведена на рис. 2.76.

Сущность

Акустоэлектрический эффект — возникновение постоянного тока или ЭДС в металлах (или полупроводниках) под действием интенсивной упругой волны высокой частоты — ультразвуковой или гиперзвуко-

вой — в направлении ее распространения. Акустоэлектрический эффект возникает из-за «увлечения» носителей тока акустической волной вследствие акустоэлектронного взаимодействия, при котором часть импульса, переносимого волной, передается электронам проводимости, в результате чего на них действует средняя

сила, направленная в сторону распространения волны. В соответствии с этим акустоэлектрический эффект меняет знак при изменении направления волны.

Математическое описание

Передача импульса от волны электронам сопровождается поглощением звуковой энергии, поэтому действующая на электрон сила пропорциональна коэффициенту электронного поглощения звука e и интенсивности акустической волны I. Плоская волна, интенсивность которой при прохождении слоя толщиной x уменьшается за счет электронного поглощения на величину e I x, передает в среду механический импульсe I xvs , приходящийся на ne x электронов слоя (vs — скорость звука, ne — концентрация свободных электронов). Следовательно, на отдельный электрон действует средняя сила F e I ne vs . Под действием этой силы появляется акустоэлектрический ток, плотность которого определяется соотношением jac neF ( — подвижность электронов) или со-

155

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Физический энциклопедический словарь / под ред. А. М. Прохорова.— М.: Сов. энциклопедия, 1983.— 928 с.

2.Электроника: энцикл. слов. / под ред. В. Г. Колесникова.— М.: Сов. энциклопедия, 1991.— 688 с.

3.Указатель физических эффектов и явлений / С. А. Денисов [и др.].— [Электронный ресурс].— Режим доступа: http://bookz.ru/autors/denisov-s.

157