Энергия плоского поршня малых размеров Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 534.222

А.М. Гаврилов, В.Ю. Медведев О КРИТЕРИЯХ ИСКАЖЕНИЯ СПЕКТРА АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННОЙ НАКАЧКИ В РЕЖИМЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

В рамках данной работы ставилась задача получения обобщенной модели прохождения амплитудно-модулированного (AM) сигнала через четырехполюсник с частотно-зависимой передаточной характеристикой и получение критериев, количественно оценивающих степень вносимых искажений.

Основными источниками искажений при излучении АМ-волны накачки являются электрический и электроакустический тракты, которые обладают частотнозависимыми комплексными коэффициентами передачи.

Любые изменения фазового спектра удобно оценивать параметром в (угол ориентировки - угол между векторами модулирующего и несущего колебаний), а любые изменения амплитудного спектра можно оценивать коэффициентом демодуляции D и коэффициентом асимметрии A амплитуд спектральных составляющих -.

С учетом приведенных параметров, сигнал на выходе четырех-полюсника будет описываться выражением

ивых t) = иt,D, A,в) cos[iy t + (p{t,D, A,в).

Полученное выражение описывает искажения АМ-сигнала при излучении. Количественные оценки искажений определяются параметрами в , D, A.

УДК 621.791.052.08

. . , . .

ЭНЕРГИЯ ПЛОСКОГО ПОРШНЯ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ

Ранеее /1/ было установлено, что плоский поршень малых размеров моделирует развитие трещины нормального отрыва. Это подтверждается совпадением диаграмм направленности акустоэмиссионных колебаний, излученных трещиной, и возбужденных квазиэмиссионных волн поршнем.

Для энергетической оценки работы поршня рассмотрим пьезоэлемент на низких частотах либо между резонансами. Его эффективность можно оценить величиной коэффициента электромеханической трансформации n. Для этого воспользуемся отношением реактивной электрической мощности, развиваемой пьезоэлементом с заданным полным объемом пьезоматериала, когда он помещен в поле плоской звуковой волны, к заданной удельной мощности.

Для плоского пьезоэлемента на продольном пьезоэффекте коэффициент электромеханической трансформации имеет вид [2]

й2

п — Бжка>(рс)ср

£ъъ

где - площадь электродов; И - толщина пьезоэлемента; (рс)ср - волновое сопро-

тивление среды; dзз - пьезомодуль; е3з - диэлектрическая проницаемость пьезокерамики при постоянном механическом напряжении.

зз

п — С и (РС^ К2 ^

п С эп и , Е \ К 33 Е ,

(рсз ) сзз

где (рсЗ:) - волновое сопротивление пьезокерамики.

Для обратимой системы электрическая мощность, развиваемая приложенным электрическим напряжением и, равна

Ж . — -

1 и2

2 /7 /

7 1

где 7 —--------- емкостное сопротивление пьезоэлемента.

Если рабочая частота пьезоэлемента находится ниже частоты основного ре-

С С

зонанса, то сэ, — , если выше, - то Сэг — £°ъ (1 — К33) —^ .

и и

С учетом сделанных выводов окончательно имеем

Ж, — 1 и2(рс’3) (1—Кз2з) 4^3

Ж,.

уд

п 2 2И (РС)ср Кзз

Полученное выражение позволяет вычислить акустическую мощность, возбуждаемую плоским поршнем малых размеров в любой точке пространства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дюдин В.Б.,Зуев Я.АУльтрювуковой источник квазиэмиссиоииых акустических волн // Изв. ТРТУ. №3. 1998.

2. Ананьев А.А. Пьезокерамические приемники звука. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 178 с.