Механические резонансы

Величину нагрузки можно оценить, рассматривая магнитострикцию через эквивалентную силу Fm, действующую на элемент. То есть, где Ет — модуль Юнга элемента. Когда материал, не обладающий магнитострикционными свойствами, такой как волокно, подсоединяется к элементу, сила, обусловленная магнитострикцией, остается той же самой, однако площадь, на которую сила должна действовать, увеличивается на величину, равную площади волокна Л/, с учетом модуля продольной упругости волокна Ef. Если предположить, что волокно связано с элементом идеально (77 = 1), соотношение между деформацией в отсутствие нагрузки.

Механические резонансы. Чтобы интерпретировать частотную характеристику магнитострикционного преобразователя, мы должны рассматривать его как составной (вещество чувствительного элемента, волокно, склеивающее вещество) возбуждаемый нелинейный магнитомеханический резонатор. Во всех магнитострикционных преобразователях наблюдаются сильные механические резонансы, частоты которых зависят от формы преобразователя, граничных условий и эффективного механического модуля упругости всего преобразователя. Представлена частотная характеристика цилиндрического преобразователя из металлического стекла как функция частоты возмущения при фиксированном постоянном поле смещения. Не определяя вид точно, просто обозначим как R(oj) — нормализованную частотную характеристику преобразователя. Механические резонансы можно использовать для восстановления значительной части характеристики, потерянной из-за размагничивания.

image151

Если теперь учесть размагничивание, механические нагрузки и механические резонансы, то уравнение можно модифицировать следующим образом, причем выражение в квадратных скобках позволяет уточнить теоретически оптимальную характеристику 3As/2Н, а частотная зависимость восприимчивости х не учитывается. Удобно переписать уравнение.

Из сравнения двух примеров становится понятным, что выбор волокна с магнитострикционным покрытием предпочтительнее, поскольку в этом случае эффектом размагничивания можно пренебречь. Хотя это преимущество очевидно, задача осаждения или напыления равномерного покрытия из магнитострикционного вещества, имеющего хорошие механические и магнитные свойства, на оптические волокна приемлемой длины (> 10 см) оказалась сложной, и добиться воспроизводимых результатов пока не удалось. Компоновка создает дополнительные проблемы для этого типа преобразователей. Для уменьшения размеров такого чувствительного элемента приходится складывать или скручивать волокно так, чтобы оно уместилось в небольшом объеме.