О неслышимых звуках

Простейший кварцедержатель изготовить несложно: для этого к дощечке из изолирующего материала — эбонита, текстолита, плексигласа и т. п. — прикрепляется полированная, медная или латунная пластинка, служащая основанием, на котором располагают колеблющийся кварцевый кристалл.

Контакт с верхней, излучающей, поверхностью кварца делают пружинящим. Материалом для его изготовления может служить тонкая и упругая металлическая фольга.

Для предупреждения проскока искры по краю пластинки кварцедержатель вместе с кварцем помещают в сосуд с изолирующей жидкостью, например трансформаторным маслом.

При колебаниях кварцевой пластинки на поверхности масла возникает легкая рябь. Ее легко заметить, если рассматривать отражение какого-либо предмета на поверхности масла в том месте, под которым расположен кварц.

Интенсивность колебаний излучателя будет максимальной в том случае, если частота колебаний генератора совпадает с частотой собственных колебаний кварцевой пластинки. Как уже говорилось, частота собственных колебаний кварцевых пластинок f зависит от их толщины и может быть определена по формуле f= 2,87/d миллионов герц, в которой d — толщина пластинки в миллиметрах.

Практически генератор конструируют с таким расчетом, чтобы он позволял получать частоты как меньшие, так и большие частоты собственных колебаний имеющейся кварцевой пластинки.

В этом случае, присоединив излучатель к генератору и включив последний, медленно вращают ручку конденсатора, наблюдая одновременно за поверхностью масла над кварцем. При совпадении частоты колебаний генератора с частотой собственных колебаний пластины последняя начнет колебаться, что можно будет заметить по возникновению ряби на поверхности.

Для того чтобы убедиться в исправной работе генератора, устраивают маленький пробный контур, наподобие изображенного на рис. 77, состоящий из нескольких витков изолированной проволоки, концы которой припаяны к цоколю низковольтной электрической лампочки. Если генератор нормально работает, то при поднесении пробного контура к катушке самоиндукции генератора лампочка в контуре зажигается. Если этого не наблюдается, надо проверить монтаж генератора и устранить неполадки, препятствующие нормальной работе.

Рис. 77. Пробный контур для проверки исправности генератора

Для питания генераторов малой мощности можно пользоваться сухими батареями типа БАС-80, которые, однако, не пригодны для питания мощных генераторов. В этом случае источником постоянного тока служит выпрямитель, устройство которого описано в многочисленных руководствах для радиолюбителей.

Следует еще раз напомнить, что действия ультразвука сильно зависят от его мощности и, в частности, большинство химических превращений наблюдается только при действии весьма мощных ультразвуков. Кроме того, в отношении химических превращений наиболее эффективны звуки с частотами в несколько сотен тысяч герц и малоэффективны высокочастотные ультразвуки с частотами в миллионы герц.

При наличии необходимых радиотехнических знаний можно рекомендовать для получения более мощных колебаний собрать генератор, пользуясь схемой, изображенной на рис. 78.

Рис. 78. Схема ультразвукового генератора средней мощности

Эта схема рассчитана применительно к радиолампе, характеризуемой следующими данными: напряжение накала 12,6 вольта, ток накала 0,65 ампера, напряжение на аноде 1000 вольт; напряжение на экранной сетке 300 вольт, крутизна 4 миллиампера на вольт. Расстояние между пластинами конденсатора переменной емкости 6–8 миллиметров. Для получения ультразвуковых колебаний частотой 1,5 миллиона герц катушка самоиндукции имеет диаметр 100 миллиметров, а длину 156 миллиметров и содержит 52 витка, намотанные с шагом 3 миллиметра. Диаметр проволоки 1,4 миллиметра. Витки катушки распределяются следующим образом: между сеткой и землей 7 оборотов, между землей и анодом лампы 13 оборотов, между анодом лампы и концом катушки 32 оборота. Более подробные сведения об устройстве генераторов и выпрямителей можно найти в следующих книгах: «Методы экспериментальной электроники», Изд-во иностранной литературы, Москва, 1949; А. М. Бонч-Бруевич, «Применение электронных ламп в экспериментальной физике». Гостехтеоретиздат, 1955; Дж. Маркус, В. Целиф «Техническое применение электронно-ламповых схем», Изд-во иностранной литературы, Москва, 1954; Л. Бергман, «Ультразвук», Изд-во иностранной литературы, 1956.

В заключение полезно повторить некоторые общие соображения, связанные с использованием ультразвуков. В тех случаях, когда ультразвук служит средством исследования: в дефектоскопии. при изучении упругих свойств веществ, при исследовании различных процессов и т. п., следует пользоваться возможно менее интенсивными ультразвуковыми колебаниями, с таким расчетом, чтобы собственное влияние ультразвука было бы наименьшим.