Способ определения коэффициента магнитомеханической связи
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МАГНИТОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ, основанный на измерении характерйстических частот преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определяемых значений коэффициента маг-нитомеханической связи к повышения точности измерений, отрицательно расстраивают электрический контур относительно магнитострикционного резонанса и определяют значения трех характеристических частот, при которых сопротивление преобразователя действительно, затем лолржительно расстраивают электрический ;. контур и аналогично определяют значения еще трех характеристических частот, по значению измеренных характеристических частот вычисляют искомую величину. сд 00 Фиг.1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ СЭЮО Рб
РЕСПУБЛИК
3511 С 01 R 33Д8
Г вф ъ,, GAL Я® фя jf у 1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ д
; ",с ця, м 1;ф
- Ф 1 фаад .
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3342740/18-21 (22) 25.09.81 (46) 23.03.83. Вюл. В 11 (72) Н.Н.Евтихиев, С.A.Ïîãîæåâ, В.Л.Преображенский и Н.A.Ýêîíîìîâ (71) Иосковский институт радиотехники, электроники и автоматики (53> 621. 317. 44 (088. 8) (56) 1. Сыркин Л.Н. Пъеэомагнитная керамика. Л., "Энергия", 1972, с. 60-78.
2. Кикучи E. Ультразвуковые преобразователи. Пер..с англ. под ред.
И.П.Голяминой. М.,"Мир",1972,с.409, г, (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ИАГНИТОИЕХАНИЧЕСКОИ СВЯЗИ, основанный на измерении характерйс„„SU„„1007053 A тических частот преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определяемых значений коэффициента магнитомеханической связи и повышения точности измерений, отрицательно. расстраивают электрический контур относительно магнитострнкци энного резонанса и определяют значения трех характеристических частот, при которых сопротивление преобразователя действительно, затем .полржительно расстраивают электрический контур и аналогично определяют значения еце трех характеристических частот, по значению измеренных характеристических частот вычисляют искомую величину.
1007053
Изобретение относится к области определения динамических параметров магнитострикционных материалов и может быть использовано для измерения характеристик магнитострикционнгх резонаторов и преобразователей, 5 а также для технологического контроля качества магнитных материалов.
Известен способ, основанный на численном решении уравяения для коэффициента магнитомеханической связи, 10 полученного из эквивалентной электромеханической схемы преобразователя.
В данном способе экспериментально измеряют значения минимума и максимума модуля электрического им- 15 педанса и соответствующие им характеристические частоты (f и f>), модуль электрического импеданса преобразователя, соответствующий частоте 0,9 f2, а также собственную 20 добротность обмотки индукционного возбуждения и съема(8 ). По экспериментальным данным рассчитываются вспомогательные параметры, по которым с помощью номограмм (расчитанных числоьыми методами ) находят значение коэффициента магнитомеханической связи (1) .
Недостатком этого способа является большая погрешность определения
Коэффициента магнитомеханической связи, вызванная пренебрежением емкостью обмотки преобразователя, а также необходимостью использования . номограмм.
Известен амплитудно-частотный способ измерения коэффициента магнитомеханической связи магнитострикционного преобразователя, основанный на настройке электрического кон- щ тура, образованного обмоткой индукционного возбуждения преобразователя и шунтирующего конденсатора таким образом, чтобы между характеристическими частотами соответствующих максимумам амплитудно-частотной характеристики преобразователя (, f ) и частотой соответствующей минимуму амплитудно-частотной характерис тики (f )выполнялось соотношение
Йй, = f .Ей. По этим частотам рассчитйвается Коэффициент магнитомеханичес кой связи P2) .
Недостатком известного способа является наличие методической погрешности. Это вызвано тем, что при выводе расчетной формулы для известНого способа не учтены механические и магыятные потери в преобразователе.
Целью изобретения является расширение диапазона определяемых значе- 60 иий коэффициента магнитомеханичес" кой связи и повышение точности изме ренийе
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения Я коэффициента магнитомеханической связи, основанному на измерении характеристических частот прас>бразо-вателя, отрицательно расстраивают электрический контур относительно магнитострикционного резонанса и определяют значение трех характеристических частот, при которых со-. противление преобразователя действительно, затем положительно расстраивают электрический контур и аналогично определяют значения еще трех характеристических частот, по значению измеренных характеристичес.ких частот вычисляют искомую величину. На фиг. 1 схематично показано расположение характеристических частот для положительной и отрицательной расстройки электрического контура, образованного индуктинно .: обмотки возбуждения преобразояаTc- " ля и емкостью шунт..рующего конденсатора относительно магнитострнкционного резонанса f
Устройство (фиг. 2) состоит из перестраиваемого генератора "1, злег раино-счетного частотомера 2, усилителя 3 с вольтметром,фазочувстви тельного индикатора 4, и магнитострикционного преобразователя, сос тоящего из индуктивности 5, собст-венной емкости б, активного conga: тивления 7, динамической индукт%,"ности 8, емкости 9 и активного со-.
1 противления 10.
Способ позволяет получить расче:. тую формулу в аналитическом виде д>..полной электромеханической схемы з-. мещения преобразователя, по которой определяется искомая величина.
Исходя из схемы замещения преобразователя приведенное сопротивленн = магнитострикционного преобразовател;-: пр дставим в следующем виде
,7,((.) ° ), = (Я,; > l (Д " Д ф, о.) 11
«(q 1(1-q)(g «)(ai ь) ы„! ы), () где Я=4) / г — добротност:- электри ческого контура; (т 1 ((зз / И ) расстро; ка злектр";- . ческого контура
63 =(.С } " — резонансная частота электрического контура
С=С1+С2 Д,р R /h< И вЂ” динамическая добротность преобразователя, Ы, =21 „=(1ЯСЗ) - частота параллельного резонанса а = (H „Q„) „Ь=2ью/к „Ы„„h,cd=63-GD„, = (! Я/L,}" -- коэффициен. магнитомеханической связи 1 при усло-вии ki, ((ф
Ь вЂ” индуктивность 5
С вЂ” емкость б, 1007053
ВНИИПИ Заказ 2133/70 Тираж 708 Подписное,Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4
r — - сопротивление 7, индуктивность 8;
Cg — емкость 9:
Й вЂ” сопротивление 10.
Условие активности приведенного сопротивления д г./ы„Ь-Ъ lq-a (-сР(ы„уы) ) ) (-2 )
„(,„ t ®)< (, („)(.,„ц-1)2) при Ц 4 Я > для частот вблизи магнитострикционного резонанса.
Принимая для q„>, f>f (Фиг. 1), в окончательном вйде вйражение для магнитомеханического коэффициента связи (/ з). у = 1 — ("/ 2э)В большинстве случаев „ » Ц и выражение (2) упрощается
Из выражений (2 ) и (3 ) следует, что предлагаемый способ имеет меньшие ограничения по диапазону определяемо. го коэффициента магнитомеханической связи(К 3 10/ Яр,) и манжет быть использован для широкого "ласса магнитострикционных материалов. Учет собственной емкости обмотки индукционного возбуждения преобразователя в выражениях (1) - (3}снимает ограничения на частотный диапазон использования способа, характерный для рассмотренных аналогов.
Для осуществления предлагаемого способа определения коэффициента магнитомеханической связи емкостью
6 .отрицательно расстраивают электри ческий контур (t.C) относительно магнитострикционного резонанса. После этого изменяя частоту генератора 1
Фазочувствительным индикатором 4 и частотомером 2, определяют значения трех частот, при которых сопротивление резонатора действительно. Затем положительно расстраивают электрический контур .и аналогично определяют значения еще трех характеристических частот. По измеренным характеристическим частотам вйчисляют значение коэффициента магнитомеханической связи с помощью выражения {3) . Для повышения точности измерений характеристических частот f — f
10 расстройки электрического контура LLС) устанавливаются емкостью б так, чтобы выполнялись условия в первом случае с) О, а во втором случае ф < а 0 (фиг. 1) . При этом час35 тоти f) и Е3 соответствуют также минимальному показанию вольтметра 3 (фиг. 2}. кроме того, емкость б следует выбирать так, чтобы частоты ,Е и f4 располагались на крутых
20 участках амплитудно-частотной характеристики преобразователя (фиг. 1) Таким образом, предлагаемый способ расширяет диапазон и одно75 временно повышает точность определения коэффициента магнитомеханической связи по сравнению с известными способами, что обеспечивает следующие преимущества: позволяет определять коэффициент магнитомеханической связи для магнитострикционных материалов с широким диапазоно .. значений. динамических па- раметров дает возможность улучшить технологический контроль качества магнитострикционных материалов и резонаторов с любым К„, что повышает точ 2 ность задания полосы пропуокания электромеханическик фильтров;, 4О позволяет проводить измерения ма-. лых значений коэффициента магнитомеханической связи прч физических исследованиях, делает возможным выявить тенден-
45 цию в изменении коэффициента магнитомеханической связи при воздействии разных технологических Факторов,» что приведет к усовершенствованию технологии и повышению качества иэделий.