Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Семиколенков Н.П. "стрельба из танковых пулеметов " (Военное дело)
Взрывы и волны. Взрывные источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона - Прищепенко А.Б.
Прищепенко А.Б. Взрывы и волны. Взрывные источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона — М. : БИНОМ, 2008. — 208 c.
ISBN 978-5-94774-726-3
Скачать (прямая ссылка): vzriviivolni2008.djvu
Предыдущая << 1 .. 42 43 44 45 46 47 < 48 > 49 50 51 52 53 54 .. 61 >> Следующая

Читатель уже знает, как при ударном нагружении пьезоэлек-трика в нем возникает электрическое поле и обеспечивается протекание тока в нагрузке. Но, если направление поля в рабочем теле пьезоэлемента поменять на противоположное, вещество переходит в неравновесное состояние и излучает.
6.2. И ток и излучение — все из пьезоэлектрика!
В пьезоэлектрическом генераторе частоты ([6.1], рис. 6.2) заряд взрывчатого вещества (BB) 1 состоит из двух элементов с разными скоростями детонации (у внутреннего конуса она меньше), чтобы обеспечить плоский фронт детонационной волны. Достигнув буфера 2, детонация формирует в нем ударную волну (УВ), которая, в несколько раз ослабившись, переходит из буфера в ра-
6.2. И ток и излучение — все из пьезоэлектрика!
169
Рис. 6.2. Схема пьезоэлектрического генератора частоты (ПЭГЧ)
бочее тело (PT) 3 из сегнетоэлектрика, вызывая нагрев вещества PT до температуры, превышающей точку Кюри, и переход его в параэлектрическое состояние [6.2]. Структурные элементы разрушаются и направленная поляризация вещества исчезает, что вызывает протекание тока деполяризации. Этот ток заряжает последовательно соединенные конденсаторы: образованный метал-лизованными поверхностями 4 на PT и обычный 5, подсоединенный для получения нужной частоты колебаний в контуре. К другой обкладке PT подключен соленоид 6, поэтому через промежуток времени, определяемый величинами емкости и индуктивности контура, ток, а значит, и поле в PT меняют полярность (рис. 6.3). Положительные полуволны тока сравнительно велики (происходит «подкачка» энергии в контур за счет деполяризации), а отрицательные — значительно меньше из-за отбора энергии, в том числе и на излучение. Баланс энергии может быть записан следующим образом:
где А — работа ударной волны над пьезоэлектрическим рабочим телом; г| — коэффициент преобразования энергии ударной волны в электромагнитную энергию; W3 — энергия, запасенная в индуктивных и емкостных элементах контура; Wx — энергия омических потерь, идущая на нагрев проводников; Wjx — энергия излучательных потерь.
Дня простоты рассуждений предположим, что пьезоэлектрическое рабочее тело состоит из структурных элементов, принимающих только два состояния с взаимно противоположными направлениями поляризации вдоль его оси. Действие внешнего аксиального электрического поля обуславливает наличие двух энергетических уровней.
170
6. Выбить взрывом все до последнего джоуля.
Рис. 6.3. Осциллограмма тока при срабатывании пьезоэлектрического генератора частоты. Видно, что амплитуды токовых импульсов в моменты, когда в контур «подкачивается» энергия (полуволны положительной полярности), значительно превышают амплитуды тока в моменты, когда энергия рассеивается, формируя короткие «очереди» излучения
Дня простоты предположим также, что все структурные элементы в начальный момент (обозначаемый индексом 1) имеют одинаковое направление поляризации. Тогда полная поляризация определяется выражением:
P1 = Nd,
где N— количество структурных элементов в рабочем теле, a d — их электрический дипольный момент.
Соответственно начальная энергия единицы объема рабочего тела составит:
U1 = -P1E,
где E — напряженность внешнего электрического поля, создаваемого в рабочем теле при колебаниях тока.
Ударное сжатие нагревает материал рабочего тела до температуры T и является причиной перехода его из сегнетоэлек-трического состояния в параэлектрическое (обозначаемое индексом 2). Время релаксации полагаем пренебрежимо малым. В соответствии со статистическими соображениями [6.3]:
D _Nd2E. тт _ Nd2E2
Il —-, U 9 —--,
2 кТ 2 кТ
где к — постоянная Больцмана.
6.2. И ток и излучение — все из пьезоэлектрика!
171
После релаксации разница между конечной и начальной энергией единицы объема рабочего тела составит:
Nd1E2
кТ
- + NdE.
Модуль второго члена в правой части значительно больше модуля первого члена. Соответственно энергия может быть поглощена рабочим телом или частично излучаться, в зависимости от направления внешнего электрического поля. В случае излучения, частота электромагнитных квантов составит:
4ndE
где h — постоянная Планка.
Поскольку электрическое поле в рабочем теле меняется, из-лучательные потери распределяются в протяженном частотном диапазоне, наибольшая частота которого ограничена максимальной напряженностью поля.
Переходя к абсолютным значениям, получаем для излучаемой энергии:
47LP1JE]U.
V =
W3HNaP
(6.1)
dWn
PxEVL
WkNApT
PESudt,
(6.2)
где NA — число Авогадро; S — площадь поперечного сечения рабочего тела; и — скорость ударной волны в рабочем теле; р и ц — соответственно плотность и масса моля вещества рабочего тела.
Для односвязной области функции E=f(t), соответствующей излучательному режиму, (6.2) может быть преобразовано:
dE
1-
l03kNApT
PxESiW[E),
(6.3)
где 1V(E) — функция, обратная f(f).
Используя (6.1), окончательно получаем:
172
6. Выбить взрывом все до последнего джоуля.
dv
hv 4ккТ
167C2JLl2P1
Из (6.3) можно заключить, что значение температуры T слабо влияет на излучение, спектр которого представлен рядом ре-зонансов. Резонансные частоты могут быть определены из условия равенства нулю первой производной функции f(t). Например, для затухающих гармонических колебаний в ZC-контуре:
Предыдущая << 1 .. 42 43 44 45 46 47 < 48 > 49 50 51 52 53 54 .. 61 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.