Страница:Радио всем 1930 г. №10.djvu/11

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ.

За последние годы в радиотехнике широко распространился метод стабилизации (поддержания постоянства) частоты колебаний передатчика при помощи пьезокварца. Как известно, если поместить плоскую пластинку, вырезанную из кристалла кварца, между двумя металлическими обкладками, соединенными с каким-либо источником электрического напряжения, то она будет сжиматься или расширяться в зависимости от знака приложенного напряжения При наложении на пластинку переменного напряжения возникают попеременные сжатия и расширения пластинки, т. е. она приходит в механические колебания, частота которых соответствует частоте приложенного напряжения. Достаточно сильными эти колебания делаются только при совпадении частоты электрических колебаний с собственной частотой механических колебаний пластинки, которая опреде’Я тся ее размерами. Если включить пластинку К в сеточную цепь лампы (ряс. 1), в анодной цепи шторой имеется колебательный контур (L0 С), настроенный на частоту, близкую к частоте собственных колебаний пластинки, и начать медленно ^менять период контура, вращая конденсатор С, то н момент резонанса, т. е. совпадения частот пластинки и контура, который легко определить m резкому спаданию тока в анодкои цепи, частота колебаний контура делается чрезвычайно постоянной, так что не только случайные колебания напряжения, но даже изменение его на десятки, процентов, а также неона - чителыгыо изменения емкости контура, изменят ее только на тысячные дота процента, так как кварц сохраняет неизменной частоту собственных механических колебаний и вместе о тем поддерживает постоянной частоту электрических колебаний в контуре.

Радиотехника пользуется как этой схемой, так и рядом ее видоизменений для многих практических приложений.

Интенсивность колебаний пластинки в случае резонанса, увеличивающаяся с возрастанием приложенного напряжения, уже при сотнях вольт настолько велика, что легкий порошок, насыпанный на пластинку, сбрасывается с нее, поднимаясь фонтаном на высоту нескольких сантиметров.

Энергия колебания кварца передается окружающему воздуху и приводит его в продольные колебания, отличающиеся от обычных звуковых колебаний только бо.тге высокой частотой (наибольшая частота звуковых, т. е. воспринимаемых ухом, колебаний равна 20 000, между тем как колебания кварца происходят с частотой в сотни тысяч колебаний в секунду), благодаря чему они получили название ультразвуковых колебаний.

Однако для хорошей передачи энергии колебаний от одной среды к другой необходимо, чтобы обе среды 'Обладали одинаковой «акустической плотностью», равной произведению плотности среды на скорость распространения звука в ней. Акустическая плотность воздуха значительно меньше плотности кварца, а потому условия передачи энергии оказываются неблагоприятными, и колебания воздуха получаются довольно слабыми.

Рис. 1

Если же поместить кварц в жидкость, обладающую большей акустической плотностью, то можно привести эту жидкость в очень интенсивные колебания, имеющие целый ряд замечательных свойств.

Подбирая соответственным образом размеры кварцевой пластинки и ее обкладок и применяя высокое напряжение с частотой 40 000 колебаний в секунду, французскому физику Ланже вену удалось получить направленный пучок ультразвуковых волн, который мог распространяться в морской воде на много, километров.

Попадая на вторую кварцевую пластинку, имеющую ту же собственную частоту, эти колебания заставляли ее сжиматься и расширяться, благодаря чему на ее поверхности возникали переменные электрические заряды, отмечаемые специальной аппаратурой. Таким образом удалось осуществить подводную сигнализацию, которая не может быть получена обычными методами радиотехники, так как электромагнитные волны очень сильно поглощаются в воде.

Аналогичное устройство применяется для определения глубины океана (эхолот) : на корабле имеются ультразвуковой кварцевый передатчик и приемник с одинаковой частотой. Направленный пучок ультразвуковых волн посылается в глубь океана, отражается от дна, возвращается обратно и записывается приемником; itpn этом отмечается время Т, в течение которого пучок успел пройти этот путь. Так как скорость распространения звуковых колебаний в воде известна, (около 1 500 ж/сек.), то легко определить глубину океана в данном месте.

Американский физик Вуд пользовался для получения ультразвуковых колебаний мощным генератором (1 клв ), индуктивно связанным о катушкой, замкнутой на обкладки кварцевой пластинки, погруженной в сосуд о маслом. Напряжение, подводимое к кварцу, достигало 50 000 вольт.

Частота ультразвуковых колебаний составляла несколько сот тысяч. При этом колебания в масле были настолько сальны, что поверхность масла вспучивалась на высоту нескольких см, и из нее вылетали отдельные капли (рис. 2). При погружении в масло руки чувствовалась боль от сильного давления, производимого колебаниями. На поверхность масла можно было поместить небольшой стеклянный диск с гирями (до 150 г), который нц погружался, так как давление, производимое ультразвуковыми волнами, противодействовало сале тяжести.

Если погрузить в масло один конец тонкого стеклянного стержня, то колебания будут распространяться по нему; так как поглощение энергии в стекле не велико, то стержень почти не греется, однако если прикоснуться к нему пальцем, то получается ожог; поднеся к стержню деревянную или стеклянную пластинку, можно просверлить в ной отверстие, причем вследствие выделения в месте соприкосновения громадного коля- чества энергии, превращающейся в тепло, дерево обугливается. Лед, поглощающий ультразвуковые волны, распространяющиеся по нему, быстро тает.

Заставляя колебания проходить ю масла в воду или из воды в ртуть,

Рис. 2.

можно получить эмульсии, состоящие КЗ микроскопических частиц этх жидкостей. Легкие жидкости, наприм р бензол, под действием этих колебаний разбрызгиваются на мельчайшие капелька в виде тумана (рис. 3).

Рыбы, лягушки и мелкие организмы умирают благодаря громадному давлению, испытываемому ими при помещении их в среду, через которую распространяются

241