Серед пружних коливань повітря особливий інтерес до себе здавна викликає невоспринимаемый людським вухом ультразвук (від латинського ultra - далі, більше, понад), нижньою межею частот для якого прийнято вважати 20 кГц. Комахи, летючі миші і навіть китоподібні успішно використовують цей природний дар: одні для спілкування, інші для полювання, треті для локації місцевості і обходу перешкод в умовах недостатньої видимості. Придивляючись до ролі ультразвуку в світі тварин, людина бере деякі з виявлених "патентів" природи собі на озброєння. Зокрема, використовує "беззвучний" свисток. Мисливець дме в нього, і на цей поклик, багатьма зовсім нечутний, раптом з гущавини з'являється собака, адекватно сприймає подаються таким свистком команди.
Не менш популярні і ультразвукові ехолоти, до аналогів якого можна сміливо віднести і "локатори" китоподібних і кажанів. Посилаючи за допомогою даного приладу, а потім приймаючи відбиті від дна ультразвукові імпульси капітан судна отримує оперативну інформацію про глибини водойми.
Знаходиться для ультразвуку та інша робота. У хімії, наприклад, зто отримання дрібнодисперсних емульсій, в медицині - дослідження внутрішніх органів, металлодефектоскопии - виявлення прихованих раковин і тріщин у виливках деталей. Любителі науково-популярних телепрограм пам'ятають, напевно, показаний по центральному телебаченню ефектний досвід, де мирно стоїть чашка раптом розлітається на шматки, та роз'яснення: таке руйнування виникає при збігу частоти ультразвукового опромінення з резонансною частотою крихкого судини і що провоковані ультразвуком микровзрывы перспективно використовувати для очищення тих або інших поверхонь.
Спосіб отримання звучної повітряного струменя в лабораторних умовах (а) і працює на тому ж принципі сирена (б) як джерело коливань повітря з частотами, кратними добутку кількості отворів на число оборотів диска секунду
Фільтр для боротьби з самозбудженням підсилювача електричних сигналів на ультразвукових частотах
Цікавий нетрадиційний спосіб отримання ультразвуку періодичним перериванням вузькоспрямованого потоку повітря обертовим диском з безліччю отворів по окружності. Коли струмінь присікається набежавшей стінкою, за нею утворюється розрідження, тут же заповнюються навколишнім повітрям.
Спектр виникають при цьому коливань повітря містить в собі безліч частот, кратних основній (одиниця виміру - Гц), яка визначається добутком кількості отворів в диску на швидкість його обертання (об/с). Присутній тут, зрозуміло, і ультразвук, який можна використовувати для різних цілей, включаючи боротьбу з шкідливими гризунами (є відомості, що миші і щурі, звикаючи до монотонним ультразвукових коливань, не переносять періодичного зміни частоти в межах 25-50 кГц).
А ось приклад негативної дії ультразвуку. З ним доводиться стикатися при експлуатації пристроїв, що мають радіоелектронні каскади з великим коефіцієнтом посилення, коли заявляє про себе так звана паразитна зворотній зв'язок та входу виходу. В результаті з'являється не тільки частково відтворений випромінювачем ультразвук, від якого у людей починають боліти вуха, але і прихована, ніяк не сприймана людиною перевантаження радіоелектронних вузлів, що загрожує виходом їх з ладу. Настільки небажану дію паразитної ємності нейтралізують, вводячи в загальну ланцюг живлення каскадів спеціальні (наприклад, резисторно-конденсаторні) фільтри RфСфRф.
Небезуспішними виявляються радіоелектронні методи та при вирішенні інших, не тільки технічних проблем. Наприклад, у боротьбі з уже згадуваними гризунами, використовуючи їх специфічну реакцію на ультразвук. Читачам журналу - любителям майструвати все своїми руками можна рекомендувати одну з таких противомышиных (противокрысиных) конструкцій: автопереключаемый ультразвуковий випромінювач.
Принципова електрична схема і монтажна плата саморобного ультразвукового випромінювача "Антигрызун"
Саморобний прилад "Антигрызун" містить два генератора електричних коливань, потужний вихідний каскад і електродинамічне випромінювач ультразвукових коливань, "раскачивающий" навколишнє повітряне середовище. Основний генератор, працює в ультразвуковій області, побудований за схемою симетричного мультивібратора на транзисторах VT1-VT2. Відповідна частота перемикань задається величинами ємності конденсаторів С1 і С2, а також опором пар резисторів R2 - R3 і R4-R5. При дотриманні номіналів, зазначених на принциповій електричної схемою, вона приблизно дорівнює 25 кГц. Однак якщо резистори R3 і R4 закоротити, частота зросте вдвічі. Цим і займається " з періодичністю приблизно сім разів в секунду другий генератор, зібраний на транзисторах VT3-VT4.
Підйоми і спади напруги на колекторі VT4 керують транзистором VT5, відмикаючи і замикаючи його. Відкритий перехід колектор-емітер цього напівпровідникового тріода шунтує (через діоди VD1 і VD2) резистори R3 і R4, чому частота основного генератора зростає. Однак перемикання транзистора VT5 відбуваються не стрибками, а поступово. Завдяки інтегруючої ланцюжку R11С5 виходить свого роду "прогулянка" за діапазону від 25 до 50 кГц.
З тими ж частотами перемикаються працюють у ключовому режимі транзистори VT6-VT9 вихідного каскаду, керовані чергуються імпульсами на колекторах VT1 і VT2. Високий рівень напруги на навантаженні VT1 відмикає транзистор VT9, а низький рівень на виході VT2 - транзистор VT6. В результаті струм від джерела харчування протікає в одному полупериоде генератора через ВА1 знизу вгору, а в іншому, коли відкриті VT7 і VT8, у зворотному напрямку, змушуючи динамічну головку працювати в невластивою для неї частини ультразвукового діапазону.
Деталі для складання такого випромінювача потрібні найпоширеніші. В зокрема, резистори МЛТ-0,25 і конденсатори КОР (С1, С2), К73-11 (С5, С6), К50-20 (С7). В якості випромінювача підходить "високочастотна" динамічна головка типу ЗГДВ-1.
Всі деталі пристрою, за винятком потужних транзисторів VT6-VT9, монтуються на псевдопечатной (прорізний) платі з односторонньо фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5-2 мм. Транзистори VT6-VT9 використовуються з радіаторами прямокутної форми, які кріпляться або на монтажній платі, або встановлюються прямо на корпусі приладу, крім електричне з'єднання радіаторів між собою.
Пробні пуски ультразвукового випромінювача можна проводити, живлячи його від шести послідовно з'єднаних гальванічних елементів. У штатному режимі прилад працює безперервно, тому для харчування слід використовувати випрямляч з фільтром, розрахований на струм навантаження 2,5-3 А при напрузі 9 Ст.
Автор: П. Юр'їв