Вход

Расчет и проектирование пассивных элементов колебательных систем

Курсовая работа по радиоэлектронике
Дата добавления: 27 июня 2009
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 1.4 Мб
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

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:

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

  2. 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



Рисунок 1 - Волновод однородный.


lp – резонансная длина волновода;

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


, (1)


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

f0 – резонансная частота излучателя, Гц,

n=1, 2, 3… - целое число.


Сдвиг фаз: .


Волновод с сосредоточенной на конце массой


Рисунок 2 – Волновод с сосредоточенной на конце массой


При и ,


(2)


, (3)


где ? – сдвиг фаз на торцах волновода;

k0 – волновое число.


Волновод с сосредоточенной массой в любой точке


Рисунок 3 – Волновод с сосредоточенной массой в любой точке.


При условии, что и ,

где f0 – резонансная частота колебательной системы;

fp– резонансная частота волновода.


(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 (трансформаторы сопротивлений, а также для преобразования одного вида колебаний в другой).

Поглощение энергии упругими средами описывается уравнением


, (5)

где I0 – подводимая энергия;

I – энергия на выходе устройства;

X – акустическая длина пути в устройств;

?П – 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

?П

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 ;


- у конусного ;


- каплевидного ;


?-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


Рисунок 4 – Ступенчатый концентратор.


(6)


Преимущества:

  1. Прост в расчете и изготовлении.

  2. Обеспечивает большой коэффициент усиления.

Недостатки:

  1. Низкая механическая прочность в местах перехода.

  2. Острая чувствительность к нагрузке.


Экспоненциальный концентратор



Рисунок 5 – Экспоненциальный концентратор.

(7)


Преимущества:

  1. Обеспечивает высокий коэффициент усиления.

  2. Устойчив к нагрузке.

  3. хорошо просчитывается.

Недостатки:

  1. Сложен в изготовлении.


Конусный концентратор


Рисунок 6 – Конусный концентратор.


(8)


Преимущества:

  1. Устойчив в работе.

  2. Прост в изготовлении.

Недостатки:

1. Коэффициент усиления меньше чем у двух первых.


Катеноидальный концентратор


Рисунок 7 – Катеноидальный концентратор.


,(9)


где v – наименьший положительный корень уравнения,


.


Каплевидный концентратор



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.


(10)


Преимущества:

  1. Высокий коэффициент усиления.

  2. Простой расчет.

  3. Устойчив в работе.

  4. Высокая равномерность механических напряжений.

Недостатки:

  1. Относительно сложный в изготовлении.


ЛИТЕРАТУРА


  1. 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.

  2. 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

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

© Рефератбанк, 2002 - 2017