հիդրոակուստիկ ալեհավաք: Հիդրոակուստիկ ալեհավաքների տեղադրման ընդհանուր պահանջներ Հիդրոակուստիկ ալեհավաքից ստացված տեղեկատվության քանակը

և դրանց բնութագրերը

Հիդրոակուստիկ ալեհավաքների նպատակը

Հիդրոակուստիկ ալեհավաքներնախատեսված է հիդրոակուստիկ ազդանշաններ արձակելու կամ ստանալու համար՝ օգտագործելով հիդրոակուստիկ փոխարկիչներև ապահովել տարածական ընտրողականություն։

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչներ

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչտեխնիկական սարք է, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ էլեկտրական թրթռումները փոխակերպում է մեխանիկականի, կամ հակառակը՝ մեխանիկական թրթռումները էլեկտրականի։

Հիդրոակուստիկ փոխարկիչների երկու հիմնական դաս կա.

ա) մագնիսական նեղացնող;

բ) պիեզոէլեկտրական.

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների աշխատանքի սկզբունքը

Magnetostrictive transducers-ն օգտագործում է մագնիսական սեղմման ֆենոմենը: Երևույթ մագնիսական նեղացումըստ էության բաղկացած է նրանից, որ որոշ ֆերոմագնիսական նյութերում մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ տեղի է ունենում դեֆորմացիա, որը բնութագրվում է նմուշի երկարության փոփոխությամբ, երբ այն գտնվում է մագնիսական դաշտի գծերի երկայնքով: Այս ազդեցությունը կոչվում է ուղղակի մագնիսական զսպող ազդեցություն.

Եթե ​​մագնիսական դաշտի ուժգնության հետ մեծանում է ձողի երկարությունը, ապա մագնիսական սեղմումը կոչվում է դրական, իսկ եթե ձողի երկարությունը փոքրանում է, ապա մագնիսական սեղմումը կոչվում է բացասական։

Տարբեր ֆերոմագնիսական նյութերի հարաբերական երկարացման կախվածության գրաֆիկը մագնիսական դաշտի ուժգնությունից ներկայացված է նկ. 5.

Permalloy

Կոբալտ

– Նիկել

Բրինձ. 5. Հարաբերական դեֆորմացիայի կախվածության սյուժեն դաշտի ուժից

Դեֆորմացիայի բնույթն ու աստիճանը կախված է նմուշի նյութից, դրա մշակման եղանակից, նախնական մագնիսացման քանակից և ջերմաստիճանից։ Նկ.-ում ներկայացված նյութերից: 5, հավերժական խառնուրդն ունի դրական մագնիսական նեղացում, նիկելը բացասական է, իսկ կոբալտն ունի փոփոխական մագնիսական սեղմման նշան՝ կախված մագնիսական դաշտի ուժգնությունից։

Ցանկացած նմուշի դեֆորմացիան սահմանափակվում է սահմանով, որը սովորաբար կոչվում է magnetostrictive հագեցվածություն. Հագեցվածության լարվածության և մագնիսական դաշտի ուժգնությունը, որով հագեցվածությունը տեղի է ունենում, կախված է նյութից: Օրինակ, նիկելի մագնիսաստրրիվ հագեցվածությունը շատ ավելի մեծ է, քան կոբալտը, և նիկելի հագեցվածությունը տեղի է ունենում դաշտի ավելի ցածր ուժով, քան կոբալտի հագեցվածությունը:

Ջերմային բուժումը մեծ ազդեցություն ունի մագնիսական նեղացնող նյութերի հատկությունների վրա։ Ցանկացած նյութի կռումը հանգեցնում է մագնիսական սեղմման մեծության մեծացման:

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մագնիսաստրրիգիկ ազդեցությունը թուլանում է, մինչև այն ամբողջովին անհետանում է:

Մոլեկուլային-կինետիկ տեսանկյունից մագնիսական սեղմման երեւույթը բացատրվում է այսպես.

Ֆեռոմագնիսական նյութի փոքր համասեռ բյուրեղների բյուրեղագրական առանցքները տարածության մեջ պատահական կողմնորոշում ունեն։ Այս դեպքում առանձին բյուրեղները միավորվում են այսպես կոչված տիրույթներ. Յուրաքանչյուր տիրույթի մագնիսական պահերն ունեն որոշակի ուղղվածություն։ Օրինակ, նիկելում տիրույթների մագնիսական մոմենտները կողմնորոշված ​​են ութ ուղղություններով՝ խորանարդի չորս անկյունագծերի երկայնքով։ Այս ուղղությունները կոչվում են ամենահեշտ մագնիսացման ուղղությունները. Եթե ​​նմուշը մագնիսացված չէ, ապա տիրույթների մագնիսական մոմենտները պատահականորեն կողմնորոշված ​​են, իսկ ընդհանուր մագնիսական մոմենտը զրո է։

Արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ մագնիսական տիրույթները վերակողմնորոշվում են։ Օʜᴎ կողմնորոշված ​​են այն ուղղություններով, որոնք համընկնում են արտաքին դաշտի ուղղության հետ: Այս դեպքում տեղի է ունենում բյուրեղային ցանցի դեֆորմացիա, ինչը հանգեցնում է նմուշի չափերի փոփոխության:

Ուղիղ մագնիսաստրրիվ էֆեկտի հետ մեկտեղ կա նաև հակադարձ մագնիսական զսպող ազդեցություն, որի էությունը մեխանիկական սթրեսի ազդեցության տակ նմուշի մագնիսական վիճակի փոփոխությունն է։ Ֆեռոմագնիսական նյութի վրա մեխանիկական ազդեցության տակ բյուրեղային ցանցը դեֆորմացվում է, որի պատճառով փոխվում է տիրույթների մագնիսական մոմենտի կողմնորոշումը արտաքին մագնիսական դաշտի նկատմամբ։

Magnetostriction-ը հավասար ազդեցություն է: Սա նշանակում է, որ երբ մագնիսական դաշտի բևեռականությունը փոխվում է, դեֆորմացիայի նշանը չի փոխվում։ Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, եթե փոփոխականն անցնում է էլեկտրամագնիսով, որի ներսում գտնվում է ձողը. էլեկտրաէներգիա, ապա ձողը կկատարի պարբերական տատանումներ՝ հուզիչ էլեկտրամագնիսական դաշտի կրկնակի հաճախականությանը հավասար հաճախականությամբ։ Այս ազդեցությունը կարող է վերացվել, եթե կիրառվի փոխարկիչի նախնական մագնիսացումը: Որոնման հիդրոակուստիկ գործիքների փոխարկիչներում մագնիսացումն իրականացվում է մշտական ​​մագնիսների տեղադրմամբ կամ ուղղակի հոսանքի հատուկ աղբյուրի ներդրմամբ։

Առանց կողմնակալության մագնիսաստրիկ փոխարկիչի աշխատանքի բնութագիրը ցույց է տրված նկ. 6, իսկ կողմնակալությամբ՝ նկ. 7.

-Հ+Հ

Բրինձ. 6. Աշխատանքի նկարագրություն

մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ առանց կողմնակալության

Բրինձ. 7. Աշխատանքի նկարագրություն

մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ կողմնակալությամբ

Փոխարկիչների արդյունավետությունը բարձրացնելու համար արտաքին գրգռման հաճախականությունը պետք է հավասար լինի նրա բնական տատանումների հաճախականությանը։ Ձողի բնական առաձգական տատանումների հաճախականությունը կախված է դրա երկարությունից և այն նյութից, որից այն պատրաստված է։

Ձողի բնական հաճախականությունը որոշվում է բանաձևով.

որտեղ n-ներդաշնակ թիվ (սովորաբար n= 1);

լ -ձողի երկարությունը, սմ;

Էլ.նյութի առաձգականության մոդուլը, n/m 2 ;

ρ-ն խտությունն է, կգ/մ 3 .

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների նախագծեր

Ցանկացած մագնիսաստրրիգիկ փոխարկիչ մագնիսական նեղացնող նյութից պատրաստված միջուկ է, որի վրա տեղադրված է ճկուն պղնձե մետաղալարից անջրանցիկ մեկուսացումով ոլորուն։ Միջուկը հավաքագրվում է բարակ դրոշմավորված թիթեղներից: Դրոշմելուց հետո թիթեղները կռվում են։ Հալման ժամանակ թիթեղների մակերեսին առաջացած օքսիդային շերտը լավ մեկուսիչ է։ Թիթեղների միջև մեկուսացումը կանխում է միջուկում պտտվող հոսանքների առաջացումը և դրանով իսկ նվազեցնում է էներգիայի կորուստը միջուկը տաքացնելու համար:

Որոնման գործիքներում առավել լայնորեն օգտագործվում են ձողային մագնիսական շտկիչ փոխարկիչները: Թիթեղները, որոնցից հավաքվում են գավազանների փոխարկիչները, ունեն ուղղանկյուն ձև՝ անցքերով: Թիթեղները հավաքվում են փաթեթի մեջ, որը փակ մագնիսական միացում է, որի ձողերի վրա դրված է ոլորուն։ Մշտական ​​մագնիսներ տեղադրելու համար, որոնց օգնությամբ իրականացվում է փոխարկիչի մշտական ​​մագնիսացումը, միջուկում տրամադրվում են երկայնական ակոսներ։ Ձողային մագնիսական նեղացնող փոխարկիչի դիզայնը ներկայացված է նկ. ութ.

Բրինձ. 8. Rod magnetostrictive transducer

Ձայնային թրթռումների ճառագայթումը և ընդունումն իրականացվում է փաթեթի ծայրամասային մակերեսներով: Ծակոտկեն ռետինե էկրանը սովորաբար սոսնձված է ծայրամասային մակերեսներից մեկի վրա: Այս դեպքում ակուստիկ թրթռումների արտանետումը և ընդունումն իրականացվում է ջրի հետ շփման երկրորդ ծայրամասային մակերեսով: Տատանողական համակարգը ալեհավաքի պատյանից անջատելու համար փաթեթի և պատյանի միջև դրվում են ռետինե մանժետներ: Ալեհավաքի պատյանը հերմետիկորեն փակված է կափարիչով, որի միջով ոլորուն լարերը խցուկների օգնությամբ դուրս են բերվում։

Երբեմն հիդրոակուստիկ գործիքներում օգտագործվում են գլանաձև մագնիսական նեղացնող փոխարկիչներ՝ պտտվող ոլորունով։ Գլանաձև փոխարկիչի փաթեթը նույնպես հավաքվում է անցքերով բարակ զտված օղակներից: Փաթաթող մետաղալարն անցնում է անցքերով և փաթեթի ներքին խոռոչով։ Փոփոխական հոսանքոլորման մեջ ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որի ուժի գծերը գտնվում են օղակի առանցքի վրա կենտրոնացած շրջանագծի մեջ: Արդյունքում օղակում առաջանում են ուժեր, որոնք ուղղված են շոշափողների երկայնքով դեպի ուժի գծերը և առաջացնելով օղակի ճառագայթային տատանումներ։ Տրվող ուղղությամբ թրթռումները ուղղելու համար փաթեթը տեղադրվում է ռեֆլեկտորի կենտրոնում, որն ունի 45º բացման անկյունով կոնի ձև:

Օղակաձեւ մագնիսական նեղացնող փոխարկիչի սարքը և դրա տեղադրման եղանակը ներկայացված են նկ. 9.

Բրինձ. 9. Օղակաձև մագնիսական նեղացնող փոխարկիչ՝ ռեֆլեկտորով

Տեխնիկական պայմաններմագնիսական նեղացնող փոխարկիչներ

Magnetostrictive փոխարկիչները լայնորեն օգտագործվում են հիդրոակուստիկ ձկներ որոնող սարքավորումներում՝ շնորհիվ իրենց պարզության և հուսալիության: Այս փոխարկիչները ունեն բարձր մեխանիկական ուժ և չեն կոռոզիայի ենթարկվում ծովի ջրում: Փոխարկիչների արտադրության մեջ հեշտությամբ ապահովվում է ոլորունների անհրաժեշտ մեկուսացումը, քանի որ դրանց շահագործումը չի պահանջում բարձր լարման օգտագործում:

Մագնիսաստրիկ փոխարկիչների թերությունները ներառում են հետևյալը.

ա) բարձր աշխատանքային հաճախականությունների օգտագործման անհնարինությունը. ճառագայթվող հաճախականությունների վերին սահմանը սահմանափակվում է 60 կՀց-ով.

բ) համեմատաբար ցածր արդյունավետություն (20% - 30%);

գ) ցածր զգայունություն ընդունման ռեժիմում.

դ) բնական հաճախականության կախվածությունը ջերմաստիճանից.

Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների աշխատանքի սկզբունքը

Պիեզոէլեկտրական փոխարկիչների աշխատանքը հիմնված է ուղղակի և հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտների օգտագործման վրա:

ուղղակի պիեզոէլեկտրական ազդեցությունըստ էության բաղկացած է նրանից, որ որոշակի նյութերի բյուրեղների վրա կիրառվող մեխանիկական ուժերի ազդեցության տակ այդ բյուրեղների մակերեսին հայտնվում են. էլեկտրական լիցքեր, որի արժեքը համաչափ է դեֆորմացիայի աստիճանին։

Եթե ​​բյուրեղը տեղադրվում է աղբյուրի հետ կապված երկու էլեկտրոդների միջեւ AC լարման, ապա այն կենթարկվի դեֆորմացիայի, որի մեծությունն ու նշանը կախված են էլեկտրական դաշտի ուժգնությունից և նրա բևեռականությունից։ Էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ մեխանիկական դեֆորմացիայի առաջացումը սովորաբար կոչվում է հակադարձ պիեզոէլեկտրական ազդեցություն.

Շատ նյութեր ունեն պիեզոէլեկտրական ազդեցություն, ինչպես բնության մեջ գոյություն ունեցող, այնպես էլ արհեստականորեն ստացված նյութերից: Բնական նյութերից քվարց բյուրեղներն ունեն առավել ցայտուն պիեզոէլեկտրական ազդեցություն ( SiO 2).

Հիդրոակուստիկ սարքերի ալեհավաքների արտադրության համար, բարիումի տիտանատ ( BaTio 3) Այս նյութը պիեզոկերամիկա է, որը ստացվում է տիտանի երկօքսիդի և բարիումի կարբոնատի փոշու խառնուրդը 1400º ջերմաստիճանում կրակելուց:

Այնուհետև նմուշները հղկվում են, և դրանց վրա կիրառվում են էլեկտրոդներ՝ արծաթը այրելով կերամիկայի աշխատանքային եզրերին։ Այնուհետև կերամիկան բևեռացվում է:

Չբևեռացված կերամիկայի մեջ առանձին պատահական դասավորված բյուրեղներն ունեն էլեկտրական մոմենտների տարբեր ուղղություններ ունեցող շրջաններ (տիրույթներ): Ուժեղ էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ (15–20 կՎ/սմ2 ուժգնությամբ) առանձին բյուրեղային տիրույթների էլեկտրական մոմենտները վերակողմնորոշվում են և առաջանում է նմուշի բևեռացումը։ Այս բևեռացումը պահպանվում է արտաքին էլեկտրական դաշտի հեռացումից հետո:

Բացի բարիումի տիտանատից, կապարի ցիրկոնատ-տիտանատից, ինչպես նաև Ռոշելի աղի սինթետիկ բյուրեղներից ( NaKC 4 Հ 4 Օ 6 4 Հ 2 Օ) և ամոնիումի երկջրածին ֆոսֆատ ( ՆՀ 4 Հ 2 PO 4).

Բնական քվարց բյուրեղի ձևը ներկայացված է նկ. 10. Առանցք զ–զանցնելով բյուրեղի գագաթներով, ընդունված է անվանել այն օպտիկական առանցք.

z z

Բրինձ. 10. Քվարց բյուրեղ

Բացի օպտիկական առանցքից, բյուրեղներն ունեն էլեկտրական և մեխանիկական առանցքներ.

Եթե ​​ութանիստ թիթեղը կտրված է քվարցային բյուրեղից, որն ուղղահայաց է իր օպտիկական առանցքին, ապա առանցքը x–x, ուղղահայաց առանցքի միջով զ–զեւ անցնելով բյուրեղի փոխադարձ հակառակ ուղղահայաց եզրերով, ընդունված է կանչել էլեկտրական առանցք. Առանցք y–yառանցքին ուղղահայաց զ–զև բյուրեղի երկու հակառակ կողմի երեսները, ընդունված է զանգահարել մեխանիկական առանցք.Այսպիսով ստացված ութանկյուն թիթեղն ունի երեք էլեկտրական և երեք մեխանիկական առանցք:

Եթե ​​այժմ ստացված ութանիստ թիթեղից կտրված է ուղղանկյուն թիթեղն այնպես, որ նրա երեսներն ուղղահայաց լինեն նշված երեք առանցքներին, իսկ ամենամեծ երեսը ուղղահայաց լինի առանցքին. x–x, ապա նման ափսեը կունենա պիեզոէլեկտրական ազդեցություն: Այս ափսեը կոչվում է ափսե X- cut կամ Curie cut.

Երբ ենթարկվում է մեխանիկական ուժի Ֆ x, առանցքին ուղղահայաց երեսների վրա x–x, առաջանում է ուղիղ երկայնական պիեզոէլեկտրական ազդեցություն (ճնշման ուղղությունը համընկնում է էլեկտրական առանցքի հետ)։ Այս դեպքում այս երեսների միջև հայտնվում է լարում.

որտեղ լ, բ, հափսեի երկարությունը, լայնությունը և հաստությունը;

ε-ն նյութի թույլատրելիությունն է.

դ xհամաչափության գործակիցն է, որը սովորաբար կոչվում է

պիեզոէլեկտրական մոդուլ.

Եթե ​​կիրառվում է մեխանիկական ուժ Ֆ y առանցքին ուղղահայաց երեսներին y–y, ապա առաջանում է ուղիղ լայնակի պիեզոէլեկտրական ազդեցություն (արտաքին ուժի ուղղությունը ուղղահայաց է առանցքին. x–x) Այս դեպքում հայտնվում է հակառակ բևեռականության լարում.

U = -;

Հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտ ստանալու համար նույն ափսեը X-կտորը չափազանց կարևոր է էլեկտրական դաշտում տեղադրել այնպես, որ առանցքը x– xհամընկավ դաշտային գծերի ուղղության հետ։ Այս դեպքում ափսեը դեֆորմացվում է ինչպես առանցքի ուղղությամբ x– x, և առանցքի ուղղությամբ y–y. Հակադարձ երկայնական պիեզոէլեկտրական ազդեցության ազդեցության տակ ափսեի հաստությունը հկավելանա՝

Δ h = d x· U;

Միևնույն ժամանակ, հակադարձ լայնակի պիեզոէլեկտրական ազդեցության ազդեցության տակ ափսեի երկարությունը լկնվազի.

Δ l = – d xU.

Ամեն դեպքում, մեխանիկական թրթռումների հաճախականությունը հավասար է էլեկտրական թրթռումների հաճախականությանը։

"...Տեխնիկական սարք, որը ստանում կամ արձակում է հիդրոակուստիկ ազդանշան և կայանի կամ համալիրի սարքավորումների հետ միասին ապահովում է դրա տարածական ընտրողականությունը…»:

Աղբյուր.

«ՊԵՏԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳ ՉԱՓՈՒՄՆԵՐԻ ՄԻԱԲԱՆՈՒԹՅԱՆ ՀԻԴՐՈ-ԱԿՈՒՍՏԻԿ ՉԱՓՈՒՄՆԵՐ. տերմիններ և սահմանումներ. Р 50.2.037-2004»

(հաստատված է Ռուսաստանի Դաշնության Պետական ​​Ստանդարտի 2004 թվականի փետրվարի 11-ի N 55-րդ որոշմամբ)

• - սուզանավերի և վերգետնյա նավերի համակարգերի և մեխանիզմների արտաքին ակուստիկ բնութագրերի մակարդակը նվազեցնելու միջոցառումների մի շարք ...

  Ռազմական տերմինների բառարան

• - Հակառակորդի մասին տեղեկատվություն ստանալ հիդրոակուստիկ միջոցներով՝ ստանալով, գրանցելով և վերլուծելով նավի, տորպեդոյի և այլնի կողմից արտանետված կամ արտացոլված ձայնային թրթռումները:

  Ռազմական տերմինների բառարան

• - ծովային թիրախները որոնելու, հայտնաբերելու և դասակարգելու, դրանց ուղղությունը և հեռավորությունը որոշելու, սարքերի կառավարման համար անհրաժեշտ տվյալներ տրամադրելու համար ձայնային, էլեկտրական և էլեկտրոնային սարքերի մի շարք ...

  Ռազմական տերմինների բառարան

• - բարդ ակուստիկ, էլ և էլեկտրոնային սարքեր ջրի մեջ ձայնային թրթռումներ արձակելու կամ ստանալու համար: Տարբերակել Գ. պասիվ, միայն թրթռումներ ստացող և ակտիվ, ճառագայթող և ստացող թրթռումներ…

  Մեծ հանրագիտարանային պոլիտեխնիկական բառարան

• - ակուստիկ ավիացիոն միջոցներ սուզանավերի որոնման համար. Այն ակտիվ-պասիվ հիդրոակուստիկ կայան է՝ ուղղաթիռից մալուխի վրա իջեցված ջրի սյուն...

  Ծովային բառապաշար

• - հիդրոակուստիկ միջոցների օգնությամբ կազմակերպված ստորջրյա իրավիճակի դիտարկման գոտի ...

  Ծովային բառապաշար

• - թաքցնելով սուզանավերը և մակերևութային նավերը թշնամու սոնար հետախուզական սարքավորումներից ...

  Ծովային բառապաշար

• - տեխնիկական հետախուզության տեսակ, որի ընթացքում հակառակորդի մասին տեղեկություն է ստացվում ստացված հիդրոակուստիկ ազդանշանների ստացման, գրանցման, մշակման և վերլուծության միջոցով:

  Ծովային բառապաշար

• - սարք, որն օգտագործվում է ջրի մեջ ակուստիկ թրթռումներ ստանալու կամ արտանետելու համար: Լայնորեն օգտագործվում է նավերի, ավիացիայի և ափամերձ տարածքներում...

  Ծովային բառապաշար

• - սարքավորում, որը բաղկացած է ծովի ֆիքսված կետերում տեղադրված ձայնային արձակողներից և նավի ընդունող-ցուցիչ հիդրոակուստիկ սարքավորումներից՝ քրոնոմետրով և ձայնագրիչով...

  Ծովային բառապաշար

• - հիդրոակուստիկ կայան, որը նախատեսված է ցնցող շերտի տակ իրավիճակի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար ...

  Ծովային բառապաշար

• - «... Տեխնիկական սարք, որն ընդունում կամ արձակում է հիդրոակուստիկ ազդանշան և կայանի կամ համալիրի սարքավորումների հետ միասին ապահովում է դրա տարածական ընտրողականությունը .....

  Պաշտոնական տերմինաբանություն

• - ".....

  Պաշտոնական տերմինաբանություն

• - ".....

  Պաշտոնական տերմինաբանություն

• - «... Արտակարգ հիդրոակուստիկ հաղորդակցություն. խոսքի ազդանշանների փոխանցում և ընդունում բարձր հաճախականության ռեժիմում հեռախոսային կապորոնողափրկարարական ուժերի և վթարային ստորջրյա օբյեկտի միջև .....

  Պաշտոնական տերմինաբանություն

• - սխեմատիկ և կառուցվածքային առնչվող ակուստիկ, էլեկտրական և էլեկտրոնային սարքերի և սարքերի մի շարք, որոնց օգնությամբ կատարվում է ակուստիկ ձայնի ընդունում կամ արտանետում կամ ընդունում և արտանետում:

  Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

«Հիդրոակուստիկ ալեհավաքը» գրքերում

Առաջին ալեհավաք