Otrzymywanie energii ultradźwiękowej z pomocą generatorów elektromechanicznych związane jest bezpośrednio z przetwarzaniem uzyskanych uprzednio drgań elektrycznych w drgania mechaniczne odpowiedniego wibratora „przetwornika”, który staje się tym samym właściwym źródłem fal ultradźwiękowych. Ze względu na typ przetwornika generatory tego rodzaju dzielimy zwykle na trzy grupy: elektrodynamiczne, magnetostrykcyjne i piezoelektryczne (elektrostrykcyjne),
W przypadku generatorów pierwszej grupy dla wytwarzania energii akustycznej wykorzystuje się drgania ruchomego przewodnika, walca lub płytki w zmiennym polu magnetycznym: generator tego typu nie różni się zasadniczo zbyt wiele od zwykłego głośnika, przystosowany jest tylko do oddawania wyższych częstości. Generatory takie pracować mogą w obszarze od 5-30 kHz, dając natężenia od 1-2 W/cm2.
Działanie generatorów drugiej grupy opiera się na zjawisku magneto- strykcji, występującym u materiałów ferromagnetycznych, np. niklu. Polega ono na zmianie długości umieszczonego w równoległym polu magnetycznym pręta czy rurki wykonanych z tegoż materiału. Pręt taki umieszczony w zmiennym polu magnetycznym wprawić można w intensywne drgania, które stają się tym samym źródłem ultradźwięków.
Przetworniki magnetostrykcyjne dużej mocy mają często postać przypominającą rdzeń transformatora i podobnie jak on, dla uniknięcia strat, cyjny zbudowane są z cienkich złożonych z sobą blaszek. Wygląd takiego przetwornika przedstawia rysunek 8.
Przetworniki magnetostrykcyjne pozwalające na uzyskanie dużych energii pracować mogą od kilku do około 80 kHz. Posiadając ponadto dużą wytrzymałość mechaniczną nadają się one szczególnie dobrze dla różnorodnych celów technicznych.
W generatorach ostatniej grupy wykorzystuje się dla wytwarzania fal ultradźwiękowych tzw. odwrotny efekt piezoelektryczny. Zjawisko to polega na okresowym mechanicznym odkształcaniu się, tj. kurczeniu się i wydłużaniu umieszczonej w zmiennym polu elektrycznym płytki odpowiednio wyciętej, z kryształu, kwarcu lub innych materiałów piezoelektrycznych. Taka drgająca płytka, podobnie jak poprzednio niklowy pręt – staje się źródłem fal ultradźwiękowych. Generatory z przetwornikami kwarcowymi pozwalają na uzyskanie dużych mocy i pracować mogą przy częstościach od kilkuset kHz do kilku MHz.
W ostatnich latach coraz szersze zastosowanie w generatorach tego typu znajdują przetworniki sporządzane z nowego materiału piezoelektrycznego – ceramiki tytanianu baru. Posiadają one szereg zalet w porównaniu z kwarcem i nadają się szczególnie dobrze do wykorzystania w zastosowaniach czynnych.
Leave a reply