Получение ультразвука

Наиболее распространенным способом получения ультразвука является использование обратного пьезоэффекта. Для его понимания напомним, что прямой пьезоэффект состоит в возникновении электрических зарядов на поверхности некоторых анизотропных кристаллических тел под действием механического сжатия или растяжения. Представим пластинку из анизотропного вещества (например, кристаллического кварца), вырезанную определенным образом по отношению к направлению кристаллических осей (рис.8). Оказывается, что при сдавливании пластинки под давлением Р на ее поверхности возникают электрические заряды. При изменении направления усилия (пластинку не сжимают, а наоборот - растягивают), знаки зарядов изменяются на противоположные.

Отметим, что прямой пьезоэффект широко используется в медицинской аппаратуре. На его основе создаются измерительные преобразователи (датчики), позволяющие по регистрируемым электрическим сигналам измерять давление, вибрации, звуковые явления и др. Этот эффект используется и в приемниках ультразвука.

Пьезоэффект обратим. Если на упомянутую пластинку воздействовать переменным электрическим полем, создаваемым некоторым генератором (рис.9), то возникают механические деформации пластинки - она сжимается и растягивается с частотой действующего электрического поля - возникает обратный пьезоэффект (электрострикция). Частоту электромагнитных колебаний легко изменять, варьируя индуктивность и емкость колебательного контура генератора. Используя частоты электромагнитных колебаний в пределах от
20 кГц до 10⁹ Гц можно с помощью обратного пьезоэффекта получать механические колебания ультразвукового диапазона.

Для получения ультразвука может быть использован так же эффект, называемый магнитострикцией - возникновение механической деформации тел под действием магнитного поля.