SU793662A1 - Устройство дл возбуждени ультразвуковыхКОлЕбАНий - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике и может быть иснользовано при разработке акустических колебательных систем дл  ультразвуковой микросваркн интегральных схем, дл  ультразвуковой резки,сверлени  и т. п.

Известны устройства дл  возбуждени  ультразвуковых колебаний, содержащие генератор электрических колебаний, ультразвуковой преобразователь и концентратор - инструмент, соединенный с преобразователем {.

Недостатки этих устройств - нестабильность работы при изменении нагрузки на инструмент и изменени  резонансной частоты колебательной системы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  возбуждени  ультразвуковых колебаний , содержащее высокочастотный генератор , ультразвуковой преобразователь, соединенный с выходом высокочастотного генератора, волновод-излучатель, механически соединенный с ультразвуковым преобразователем , и согласующий блок, включающий цень обратной св зи, соединенную с управл ющим входом генератора {2.

Недостатком известного устройства  вл етс  нестабильность работы при больщих изменени х нагрузок вследствие того, что

электрическое согласование генератора не обеспечивает широкого диапазона регулировки добротности колебательной системы.

Целью изобретени   вл етс  новыщение стабильности работы за счет расширени  диапазона регулировки добротности колебательной системы.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в устройстве дл  возбуждени  ультразвуковых колебаний, содержащем высокочастотный генератор, ультразвуковой преобразователь, соединенный с выходом высокочастотного генератора, волноводизлучатель , механически соединенный с ультразвуковым преобразователем, и согласующий блок, волновод-излучатель выполнен полым из пара- нли диамагнитного материала и заполнен ферромагнитной жидкостью, а согласующий блок выполнен Е виде управл ющей обмотки, расположенной со стороны внешней поверхности волновода-излучател  и источника управл ющего напр жени , соединенного с управл ющей обмоткой. При этом источник управл ющего напр жени  выполнен в виде усилител  посто нного тока, схемы сравнени , а также датчика механических колебан й волновода-излучател  и источника номинальной добротности, подключенных ко входам схемы сравнени , выход которой

подключен ко входу усилител  посто нного тока.

На чертеже представлена конструкци  г;редлагаемого устройства.

Устройство содержит ультразвуковой высокочастотный, генератор 1, акустическую колебательную систему, состо щую из ультразву-ювого нреобразовател  2, волновода-излучател  3, вынолненного полым из диамагнитного материала и заполненного ферромагнитной жидкостью 4, акустической разв зки 5 и сварочного инструмента 6, датчик механических колебаний 7, схему сравнени  8, источник номинальной добротности 9, усилитель посто нного тока 10 и управл ющую обмотку //, расположенную со стороны внещней поверхности волиовода-излучател  3 и соединенную с усилителем 10.

Устройство работает следующим образом . Высокочастотные электрические колебани  от генератора / передаютс  в преобразователь 2, где преобразуютс  в механические упругие колебани , распростран ющиес  в элементах 3 к 4 волповодноизлучающей системы, и ввод тс  затем через сварочный инструмент 6 в зону микросварки . При изменении режимов эксплуатации - температуры, статического давлени , величины и характера акустического импеданса зоны микросварки - измен етс  величина механической добротности акустической системы, что приводит к нестабильности акустической энергии, вводимой в зону микросварки.

С целью стабилизации механической добротности выходные напр жени  датчика механических колебаний 7 и источника номинальиой добротности 9 сравниваютс  схемой сравнени  8. Напр жение разбаланса , соответствующее величине изменивщейс  механической добротности, усиливаетс  усилителем посто нного тока 10 и подаетс  в управл ющую обмотку 11, расположенную на внешней стороне волновода-излучател  3 с ферромагнитной жидкостью 4. При воздействии внешнего однородного магнитного пол  на ферромагнитную жидкость измен ютс  ее физико-механические свойства - плотность, в зкость, концентраци  ферромагиитиых частиц, скорость распространени  звуковых волн, причем чем выше напр женность магнитного нол , тем больше изменени  физико-механических нараметров .

Дл  повышени  эффективности изменени  механической добротности максимальное воздействие однородного магнитного пол  на ферромагнитную жидкость целесообразно проводить в пучност х звуковых волн. На уменьшении добротиости прежде всего сказываетс  увеличение виутренних потерь, обусловленных увеличением эффективной в зкости ферромагнитной жидкости 4. Изменение входного импеданса волноводно-излучающей системы позвол ет не только управл ть величиной добротности, но и производить согласование преобразовател 

2с волиоводно-излучающей системой.

Устройство экспериментально изготовлено и испытаио. В качестве преобразовател  использовалс  иермендюровый преобразователь , а волноводно-излучающа  система состо ла из двух полых медных стержней . В качестве феррожидкости использовалась суспензи  частиц кобальта в толуоле . При изменении посто нного тока через управл ющую обмотку от О до 0,5 Л механическа  добротность уменьшалась в 3,8-

4 раза, ири этом КПД акустической системы оставалс  достаточно высоким - от

3до 12%.

В.ходной динамический импеданс, измеренный со стороны входных зажимов преобразовател , измен лс  в 3,2 раза. Таким образом, данное устройство с успехом может использоватьс  в устройствах, где изменение добротности в процессе эксплуатации не превьш1ает единиц раз. Другим

чрезвычайно важным свойством устройства  вл етс  проста  возможность резонансного согласовани  элементов акустической системы (г. е. повышени  КПД) изменением посто нного тока через управл ющую обмотку. Изменение резонансной длины волноводно-излучающей системы происходит за счет изменени  скорости раснространени  звуковых волн в феррожидкости.

Claims (2)

1.Устройство дл  возбуждени  ультразвуковых колебаний, содержащее высокочастотный генератор, ультразвуковой преобразователь , соединенный с выходом высокочастотного генератора, волновод-излучатель , механически соединенный с ультразвуковым преобразователем, и согласующий блок, отличающеес  тем, что, с

целью иовышени  стабильности работы за счет расширени  диапазона регулировки добротности колебательной системы, волновод-излучатель выполнен полым из параили диамагиитного материала и заполнен

ферромагнитной жидкостью, а согласующий блок выполнен в виде управл ющей обмотки , расположенной со стороны внешней поверхности волновода-излучател , и источника управл ющего напр л ени , соедипенного с управл ющей обмоткой.

2.Устройство по п. 1, отличающеес   тем, что источиик управл ющего наио жени  выполнен в виде усилител  посто нного тока, схемы сравнени , а также датчика механических колебаний волновода-излучател  и источника номинальной добротности , подключенных ко входам схемы сравнени , выход кото-рой подключен ко

входу источника посто нного тока.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1. Гершгал Д. А. и Фридман В. М. Ультразвукова  аппаратура, Госэнергоиздат, М.-Л., 1961, 176.

2. Волков С. С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком, изд-во «Хими , М., .1974, 210 (прототип).