Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Реферат: Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники


Кафедра электронной техники и технологии


РЕФЕРАТ

На тему:


«Расчет и проектирование пассивных элементов

колебательных систем»


МИНСК

2008

Волноводы


Волноводы – стержни или трубки постоянного сечения, связывающие преобразователь с нагрузкой. В качестве нагрузки может быть концентратор, преобразователь колебаний, инструмент или технологическая среда. Волновод как согласующий элемент может быть включен в любое место этой цепочки.

Назначение:

Согласование механического сопротивления внешней нагрузки (инструмента, технологической среды) с внутренним сопротивлением активного элемента.

Крепление колебательной системы в технологической машине или другом устройстве.

Любой волновод характеризуется величиной затухания, добротностью, коэффициентом усиления, резонансной длиной и сдвигом фаз на резонансной частоте.


Волновод однородный


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем


Рисунок 1 - Волновод однородный.

lp – резонансная длина волновода;

d1 – диаметр волновода (при другом сечении размеры определяющие поперечную площадь волновода).


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем, (1)


где с – скорость звука в материале волновода, м/с,

f0 – резонансная частота излучателя, Гц,

n=1, 2, 3… - целое число.


Сдвиг фаз: Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем.


Волновод с сосредоточенной на конце массой


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Рисунок 2 – Волновод с сосредоточенной на конце массой


При Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем и Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем,

Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (2)


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем, (3)


где φ – сдвиг фаз на торцах волновода;

k0 – волновое число.


Волновод с сосредоточенной массой в любой точке


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Рисунок 3 – Волновод с сосредоточенной массой в любой точке.


При условии, что Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем и Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем,

где f0 – резонансная частота колебательной системы;

fp– резонансная частота волновода.


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (4)


Ввиду того, что механические потери в преобразователе (активном элементе) больше, чем в концентраторе, частоту концентратора выбирают ниже, а частоту пакета выше резонансной частоты колебательной системы.


Таблица 1 Добротности некоторых материалов на частоте f0 = 20,0 кГц.

Материал Ст45 Сталь 25НВА Сплав ВТ-1 Латунь Л59 Алюминий Медь
Добротность, Q 8000 6300 22000 13000 10000 6300

Концентраторы упругих колебаний


Концентраторы упругих колебаний – служат для усиления колебаний преобразователя (трансформаторы скорости), для трансформирования сопротивления механической нагрузки (среды) до значения близкого к оптимальному внутреннему сопротивлению активного элемента Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (трансформаторы сопротивлений, а также для преобразования одного вида колебаний в другой).

Поглощение энергии упругими средами описывается уравнением


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем, (5)

где I0 – подводимая энергия;

I – энергия на выходе устройства;

X – акустическая длина пути в устройств;

αП – коэффициент поглощения акустической энергии в среде.

Если энергия рассеивается в основном в виде тепла, то для некоторых материалов коэффициент поглощения акустической энергии можно оценить из таблица 2


Таблица 2 Коэффициент поглощения для некоторых материалов.

Материал Al Mg Fe Ст Cu
αП 0,015 0,067 0,18 0,2…0,6 1,1

Ограничения при проектировании концентраторов


Ввиду того, что потери акустической энергии в преобразователе больше, чем в пассивном элементе, частоту пассивного элемента выбирают ниже резонансной f = (0,8…0,9)f0, а частоту преобразователя выше резонансной f = (1,1…1,2)f0.

Максимально допустимые амплитуды смещения на торце концентратора, исходя из усталостной прочности, не должны превышать (в мм):

- у ступенчатых Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем;


- у конусного Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем;


- каплевидного Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем;


σ-1р – усталостная прочность материала (кгс/мм2).

Для:

Ст. 10 160…220 МПа

Ст. 20 200…250 МПа

Ст. 45 250…340 МПа

40 Х 320…380 МПа

40 ХНМА 500…700 МПа

D 16 115…120 МПа

ВТ 3-1 480…500 МПа

Различают следующие основные типы концентраторов: ступенчатый, экспоненциальный, конусный, катеноидальный, каплевидный.


Ступенчатый концентратор


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Рисунок 4 – Ступенчатый концентратор.


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (6)


Преимущества:

Прост в расчете и изготовлении.

Обеспечивает большой коэффициент усиления.

Недостатки:

Низкая механическая прочность в местах перехода.

Острая чувствительность к нагрузке.


Экспоненциальный концентратор


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем


Рисунок 5 – Экспоненциальный концентратор.

Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных системРасчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (7)


Преимущества:

Обеспечивает высокий коэффициент усиления.

Устойчив к нагрузке.

хорошо просчитывается.

Недостатки:

Сложен в изготовлении.


Конусный концентратор


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Рисунок 6 – Конусный концентратор.


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (8)


Преимущества:

Устойчив в работе.

Прост в изготовлении.

Недостатки:

1. Коэффициент усиления меньше чем у двух первых.

Катеноидальный концентратор


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Рисунок 7 – Катеноидальный концентратор.


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем,(9)


где v – наименьший положительный корень уравнения,


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем.

Каплевидный концентратор


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем


Рисунок 8 – Каплевидный концентратор.


Состоит из трех частей. Участки 1 и 3 представляют собой части обычного ступенчатого концентратора. На участке 2 механическое напряжение максимальное и постоянное по величине.


Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем (10)


Преимущества:

Высокий коэффициент усиления.

Простой расчет.

Устойчив в работе.

Высокая равномерность механических напряжений.

Недостатки:

Относительно сложный в изготовлении.

ЛИТЕРАТУРА


Проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов /О.В.Алексеев, А.А.Головков, И.Ю.Пивоваров и др.; Под ред. О.В.Алексеева. – М.: Высш. шк., 2000. – 479 с.

Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник/ А.П. Достанко, В.Л.Ланин, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев; Под общ. ред. А.П. Достанко. – Мн.: Выш. шк., 2002

Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/ Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио, 2000.

Похожие работы:

  1. • Расчет и проектирование внутрицеховой ...
  2. • Ультразвуковые колебательные системы технологического ...
  3. • Проектирование и расчет различных ...
  4. • Расчет и проектирования автоматической системы ...
  5. • Расчет и проектирования автоматической системы ...
  6. • Математическое моделирование в задачах расчета и ...
  7. • Прохождение амплитудно-модулированных колебаний и ...
  8. • Генератор электрических колебаний высокой частоты
  9. • Проектирование элементов систем электроснабжения ...
  10. • Расчет и проектирование оснований и фундаментов ...
  11. • Разработка двухкаскадного усилителя с ...
  12. • Расчет и проектирование в тонкопленочном исполнении ...
  13. • Расчет и проектирование прямозубого редуктора
  14. • Железобетонные конструкции
  15. • Расчет генератора с внешним возбуждением
  16. • Расчет и проектирование автоматической системы ...
  17. • Расчёт и проектирование регулирующего клапана
  18. • Расчет и проектирование сварных конструкций
  19. • Расчет и проектирование автоматической системы ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com