1. Проектування перетворюючих пристроїв приладів

1.1Стержневі перетворювачі силс. Визначення коефіцієнта чутливості.

Магнітострикційні перетворювачі. Магнітострикційний перетворювач являв собою осердя із магнітострикційного матеріалу з обмоткою. Магнітострикційні матеріали в магнітному полі змінюють свої розміри (збільшуються або зменшуються). Значним магнітострикційним ефектом володіє сплав платини з залізом, залізокобальтовий сплав (пермендюр) залізоалюмінієвий (альфер). У більшості випускаючих в нашій країні магнітострикційних перетворювачів як активний матеріал використовують пермендюр. Перетворювач стержневого типу, як правило, складається із двох стержнів 1 і 2 (рис. 76.1), сполучених між собою

поперечними накладками 3 і 4. Для зменшення втрат від вихрових струмів осердя /стержні з накладками/ набирають 5 штампованих пластин товщиною 0.І...0.2 мм електрично ізольованих одна від одної електроізоляційним лаком. На стержнях осердя розміщують обмотки

Всі розміри осердя обчислюються. Так. ширина пластин b приймається менша за половину довжини хвилі, оскільки будуть виникати значні поперечні коливання в перетворювачі. Довжина осереддя l повинна відповідати довжині непарного числа пів хвилі - тоді амплітуда коливань буде максимальною за рахунок резонансу.

Для ультразвукових верстатів використовують односторонні випромінювачі, тобто ультразвукові коливання надходять у робочу зону з одного торця осердя через концентратор 5 і інструмент 6. На непрацюючому торці створюють екран, наприклад накладають пористу гуму 7. Ультразвукова хвиля відбивається від такої подушки і в необхідній фазі досягає випромінюючого торця осердя, В процесі роботи перетворювач нагрівається із-за втрат на вихрові /струми Фуко/ і магнітний гистерезис. Тому перетворювачі більше як 500 Вт виготовляють з водяним охолодженням.

Стержні магнітострикційних перетворювачів виготовляють також із феритів /феритонікелю, феритоміді та ін/. Вони недорогі, але дають малу амплітуду коливань.

П 'єзоелектричні перетворювачі. Принцип їх роботи заснований на п'єзоелектричному ефекті, коли матеріал деформується під дією електричного поля. Найбільше використання для ультразвукових випромінювачів отримала п'єзокераміка на основі твердих розчинів титанату цирконіту свинцю.

П'єзокераміка виготовляється у вигляді стержнів або пластин На рис. 76.2 зображено пакетний п'єзоелектричний перетворювач.

П'єзокерамічні пластини 1 і 2 та струмопідвідні

пластини 5 і 6 закріплені шпилькою 4 між

відбиваючою З і робочою 7 накладками.

До робочої накладки прикріплені концентратор 8 з інструментом.

В разі збудження п'єзоелектричні пластини змінюють свою товщину. Потужність п'єзоелектричних перетворювачів обмежується в основному механічною міцністю пластин. П'єзоелектричні перетворювачі широко використовуються на обладнанні Японії, США й Англії

1.2 Проаналізувати особливості конструкції термовиводів.

1.3 Механічні величини та принципи їх перетворення.

Вимірювання неелектричних величин електричними ви­мірювальними засобами стає можливим завдяки поперед­ньому перетворенню неелектричної величини на функціо­нально зв'язану з нею електричну величину з допомогою вимірювальних перетворювачів неелектричних величин на електричні. Виходячи з функціональних зв'язків між вхідними та вихідними величинами вимірювальних перетворювачів, до них ставлять такі основні вимоги: відтворюваність характе­ристик, однозначність функції перетворення і стабільність параметрів перетворювача в часі, мінімальна зворотна дія перетворювача на досліджуваний об'єкт, мала інерційність і т. п. Будь-яку характеристику вхідних та вихідних величин перетворювачів, а також особливість процесу перетворення можна сприйняти як класифікаційну ознаку і на цій основі побудувати класифікацію вимірювальних перетворювачів неелектричних величин на електричні. Досліджувані неелектричні величини групують за спо­рідненістю фізичних процесів, в яких вони проявляються, виділяючи механічні, акустичні, теплові, хімічні та світлові величини. Кожна з цих груп складається з великої кілько­сті різнорідних величин. Наприклад, механічними величи­нами є сила, тиск, момент, переміщення, швидкість, приско­рення тощо. Зміна вхідної величини може призвести до зміни пасив­ного параметра перетворювача (опору, ємності, індуктив­ності) або до генерування активної величини (е. р. с., струм). Тому перетворювачі поділяють на дві групи — пара­метричні та генераторні. Вимірювальне перетворення неелектричних величин на електричні завжди зв'язане з перетворенням або викорис­танням певного виду енергії (електричної, механічної, світ­лової, теплової, хімічної, атомної). Найдоцільніше класифікувати вимірювальні перетво­рювачі неелектричних величин на електричні за фізичною природою явищ та ефектів, покладених в основу їх роботи з урахуванням виду перетворюваної енергії. Перетворювачі неелектричних величин на електричні можна поділити на такі основні групи: механоелектричні резистивні, електро­статичні, електромагнітні, теплоелектричні електрохіміч­ні, оптико- електричні, гальванокінетичні та атомні.(+ методичка ціла)

1.4 Дати оцінку металевим конструкційним матеріалам, що використовуються при виготовленні механічних перетворювачів.

Магнітні матеріали спеціального призначення До магнітних матеріалів спеціального призначення відносять магнітні матеріали з прямокутною петлею гістерезису, СВЧ ферити, магнітострикційні матеріали. Магнітні матеріали з прямокутною петлею гистерезиса (ППГ) знаходять широке застосування в пристроях автоматики, апаратури зв'язку. Сердечники з матеріалу з ППГ мають два стійких магнітних стану, які відповідають різним напрямкам магнітної індукції. Ця властивість використовується для зберігання і переробки двійкової інформації. Матеріали з ППГ характеризуються коефіцієнтом прямокутності k _пу петлі гістерезису. k _пу = B _r / B _max. Великим значенням k _пу володіють залізонікельових і залізокобальтових сплави, леговані міддю і деякими іншими металами. Ці сплави мають кристалографічної або магнітної текстурою. Найбільш високу прямокутність (до 0,98) мають железонікелькобальтовие сердечники зі стрічок мікронної товщини. Більш широко поширені ферити з ППГ, сердечники з яких більш технологічні і дешевше. Прямокутність петлі гістерезису досягається вибором певного хімічного складу і умовами спікання фериту. Для сердечників з ППГ частіше застосовуються магній-марганцеві та літієві ферити. Ферромагніти для пристроїв НВЧ використовуються в діапазоні довжин хвиль від 1м до 1 мм. Електромагнітна енергія на таких частотах передається по волноводам, коаксіальним і смуга лініях передачі. Феритовий сердечник - вкладиш, поміщений всередину хвилеводу, змінює структуру поля і швидкість поширення хвилі. На цих частотах у феритах використовується магнитооптический ефект Фарадея, ефект феромагнітного резонансу і залежність магнітної проникності від величини зовнішнього поля. Магнитооптический ефект Фарадея полягає в повороті площини поляризації високочастотних коливань в фериті за рахунок зовнішнього поля. Це дозволяє змінювати кут повороту площини поляризації і спрямовувати енергію в різні канали. Феромагнітний резонанс спостерігається при збігу частоти зовнішнього поля з власне частотою прецесії електронів, якою можна керувати за допомогою постійного подмагнічівающего поля. При резонансі, хвиля розповсюджується в прямому напрямку, проходить без загасання, а в зворотному - з загасанням. У результаті виходить високочастотний вентиль. Це явище використовується в антенних перемикачах, в фазовращателя, модуляторах і т.д. Для кожного діапазону довжин хвиль використовується певний різновид фериту. Наприклад, для діапазону довжин хвиль 0,8 - 2 см використовуються деякі нікель-цинкові ферити, для діапазону 5 см і більше використовують ферити з добавками хрому (феррохромати) або алюмінію (ферроалюміти); феррогранат використовується в діапазоні хвиль кілька десятків сантиметрів. Феррити НВЧ маркуються літерами СЧ, попереду яких стоїть цифра, що вказує довжину хвилі в див. Цифра після букв СЧ вказує відмінність за властивостями. У магнітострикційних матеріалах використовується явище магнітострикції і магнітопружних ефект - зміна магнітних властивостей матеріалу під впливом механічних впливів. До магнітострикційних матеріалів відноситься нікель, пермендюр (сплави FeCo), Альфер (сплави FeAl), нікелевий і нікель-кобальтові ферити і ін Магнітострикційні ферити мають малі втрати на вихрові струми в порівнянні з нікелем і металевими сплавами, не схильні до дії хімічних агресивних середовищ. За допомогою керамічної технології можна виготовити перетворювачі будь-яких форм і розмірів. Магнітострикційні матеріали застосовуються для виготовлення сердечників електромеханічних перетворювачів для електроакустичної і ультразвукової техніки, сердечника електромеханічних і магнітострикційних фільтрів, резонаторів і ліній затримок.