Резонансного поглощения

Так как нормальные волны представляют собой резонансное состояние вибрирующей пластины, то направление их распространения всегда строго параллельно поверхности пластины, а все сечения пластины равномерно заняты в вибрации, т. е. передаче энергии. Пучности и узлы непрерывно смещаются в одном направлении с фазовой скоростью плоских волн, что характерно как для коротких импульсов плоских волн (вызывающих в пластине нормальные волны), так и для волн с постоянной по времени амплитудой.

редуктора (z = 600). Это значит, что резонансное состояние по крутильным колебаниям ротора турбины вызывается возмущениями, исходящими: от второй ступени редуктора.

Если за резонансное состояние принимать условие совпадения частоты внешней силы возбуждения с собственной частотой недемпфированной, системы [5], то это соответствует равенству АО = 0 в формуле (8). Тогда выражение (8) для приведенной динамической податливости характерной точки стержня в резонансном состоянии можно записать в виде

Для более сложных стержневых систем с несимметричным расположением сосредоточенных масс можно сделать предположение о том, что если колебание по одной из' форм проходит через резонансное состояние, то

Резонансное состояние лопатки. Резонансное состояние лопатки наступает при равенстве или кратности частоты собственных колебаний лопатки скорости вращения диска, т. е.

— Резонансное состояние 425

Равенство (II. 28) описывает статическое отклонение, приобретаемое пружинами с коэффициентом жесткости с^ и с2 под действием внешней силы. При /0 = /в=/рез получается резонансное состояние механизма. Тогда величину

Полученная амплитудная кривая представлена на фиг. 14 (сплошной линией), где по оси абсцисс отложена скорость вращения, а по оси ординат — неуравновешенность (амплитуды). Следует отметить, что резонансное состояние гибкого ротора при вращении совпало с резонансным состоянием без вращения (/\ = 22,5 гц или п\ — = 1350 об/мин). Наличие незначительных резонансных амплитуд

резонансное состояние системы элементов — ротора, подшипников, опор БУ, а также соотношений составлении уравнений движения будем учитывать моменты инерции системы.

Мультирезонансы. На рис. 8.7 показана -резонансная диаграмма рабочего колеса турбины [30]. Резонансные режимы, отмеченные кружками, обнаружены в результате одновременного тензометри-рования лопаток, оснащенных бандажными полками, и диска в рабочих условиях. Характер расположения резонансных точек на диаграмме свидетельствует о колебаниях рабочего колеса как единой упругой системы. Это подтверждалось и сопоставлением динамических напряжений на лопатках и диске, которые в резонансное состояние входили одновременно, хотя соотношение резонансных напряжений для лопаток и диска на различных резонансах различно. Наиболее интенсивные колебания лопаток наблюдались при

Форма колебаний системы совпадает с соответствующей собственной формой. Поэтому такое резонансное состояние при известных собственных формах системы полностью характеризуется амплитудой перемещений любой точки системы по любому направлению (если, конечно, точка не соответствует узлу колебаний):

Следует отметить, что при современном развитии радиотехники уже не является необходимым доводить вращение ротора до критической скорости и вводить всю систему в резонансное состояние. В настоящее время балансировочные машины могут успешно применяться на скоростях, достаточно удаленных от резонансных. В этом случае очень малые колебания подшипников с помощью вибродатчиков и специальных электронных усилителей преобразуются в электрический переменный ток, частота которого равна частоте колебаний подшипников, а напряжение тока может быть увеличено до требуемой величины и измерено электрическими приборами. Одновременно с этим при помощи стробоскопического устройства имеется возможность измерить фазовый угол между расположением дисбаланса ротора и направлением его наибольших размахов при колебании. В этом случае балансировка роторов значительно упрощается, что очень важно при балансировках большого количества одинаковых роторов.

Глубина выгорания ядерного топлива любого топливного цикла зависит от ядерной концентрации топлива и замедлителя, степени гетерогенности топлива в ячейке и энергонапряженности активной зоны. Для выбранного расположения топлива в расчетной ячейке и заданной энергонапряженности имеет место экстремальная зависимость глубины выгорания от изменения соотношения ядер рс/рм замедлителя и тяжелого металла.. Значение соотношения рс/рм, при котором достигается максимум глубины выгорания и, следовательно, минимальное значение топливной составляющей стоимости электроэнергии, считают оптимальным. При использовании уранового топлива расположение топливной зоны в расчетной ячейке сильнее влияет на глубину выгорания, чем при уран-ториевом топливе в основном за счет большей вероятности резонансного поглощения нейтронов ядрами урана. Для активных зон реакторов HTGR с призматическими твэлами это оптимальное соотношение рс/рм лежит в диапазоне 225—310. Обогащение тяжелых ядер тория 235U в начальной загрузке составляет 4—4,5%, в равновесной загрузке—б—то/о [20].

Допустим, что по каким-то причинам во время распространения фотонов между Л и В их частота изменилась. Тогда они не смогут поглощаться веществом В и их число, попадающее на приемник С, возрастает. Таким образом, обнаруживается малейшее изменение частоты фотона при распространении между Л и В. На той же установке можно измерить, на сколько изменилась частота излучения фотонов. Для этого необходимо вещество В перемещать по линии распространения луча с такой скоростью v, чтобы благодаря эффекту Доплера частота падающего на него фотона снова стала равной частоте резонансного поглощения. В этот момент снова заметно возрастет поглощение и упадет интенсивность излучения, воспринимаемого приемником С. Эффект достаточно отчетливо выражен, и скорость v фиксируется с большой точностью. В результате удается измерить изменение частоты фотонов при распространении от Л к В. В опытах 1960 г., повторенных затем неоднократно, высота источника А над детектором В составляла примерно 15 м. Красное смещение было уверенно зафиксировано и подтвердило формулу (29.3).

Для увеличения эффективности влагомеров могут быть использованы двухчастотные методы, когда одна из частот находится в области резонансного поглощения электромагнитной энергии молекулами воды (X « ж 1 см), или метод переменной частоты.

Третий температурный эффект, вызывающий уменьшение реактивности, — уширение. пиков резонансов поглощения в 238U (см. рис. 7.3). Это происходит из-за изменения эффективной температуры. Это явление часто называют специалисты по ядерной физике эффектом Доплера, хотя и нет прямой аналогии между этим эффектом и известным эффектом Доплера для волн частот видимого спектра. Результатом этого эффекта является увеличение коэффициентов резонансного поглощения (т), р) и соответствующее уменьшение реактивности. Этот эффект Доплера является важным явлением для современных энергетических реакторов.

Увеличение резонансного поглощения в большом энергетическом диапазоне является основным фактором, влияющим на значение нейтронного потока в реакторе БН. Так как это захват в воспроизводящем материале, то истинным результатом доплеровского уширения являются существенное снижение количества нейтронов и соответствующая потеря реактивности. Эта потеря реактивности может быть больше, чем добавочное увеличение реактивности, из-за ужесточения спектра, если воспроизводящая составляющая зоны достаточно большая по сравнению с составляющей деления. И, как следствие, обогащение топлива для реакторов-размножителей на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем будет ограничено в пределах 12—25 %. Даже с этим ограничением температурные отрицательные значения коэффициентов реактора на быстрых нейтронах достаточно малы— около 2-10~5.

ляются парамагнетики. Поэтому рассмотренный резонанс неспаренных электронов называют электронным парамагнитным резонансом <ЭПР). Первые удачные опыты по ЭПР были проведены Завойским в 1944 г. На рис. 11.19, б показана принципиальная схема установки для наблюдения этого явления. Образец помещается в постоянное магнитное по4е Я0, созданное наконечниками электромагнита NS. На образец накладывается созданное генератором высокочастотное электромагнитное поле, магнитный вектор которого дерпеидикуля-рен полю Н0. Изменяя частоту со электромагнитного поля или напряженность ростоянного поля Н0, можно .достичь резонансного поглощения высокочастотной энергии образцом.

В ферромагнетиках, в отличие от парамагнитных тел, между неспаренными электронами внутренних недостроенных оболочек имеет место сильное обменное взаимодействие, вызывающее упорядоченное расположение их ^спиновых магнитных моментов и 'спонтанное намагничивание доменов до насыщения! Это' приводит к 'существенным особенностям в протекании резонансного поглощения высокочастотной энергии ферромагнетиками, которое называют ферромагнитным резонансом. Физическая суть его состоит-в том, что под действием внешнего магнитного поля Н0, намагничивающего ферромагнетик до насыщения, полный магнитный момент образца М начинает прецессировать вокруг этого поля с ларморовой частотой со/., зависящей от Н0 (11.25). Если на такой образец наложить высокочастотное электромагнитное поле,; перпендикулярное Я0, и изменять его частоту со, то при со = coi, наступает резкое (резонансное) усиление поглощения энергии поля. Резонанс наблюдается на частотах порядка 20—30 ГГц в полях Н0 » 4- 105-А/м (»5000 Э). Поглощение при этом на несколько порядков выше, чем при парамагнитном резонансе, так как магнитная восприимчивость ферромагнетиков (а следовательно, и магнитный момент насыщения М) у них много выше, чем у парамагнетиков. Кроме того, так как в формировании эффективного магнитного поля в ферромагнетиках участвуют размагничивающий фактор и поле магнитной анизотропии, то частота ферромагнитного резонанса оказывается зависящей от формы образца .^направления поля относительно осей легкого намагничивания. .

Для специальных исследований и аттестации вибростендов и виброизмерительной аппаратуры можно использовать бесконтактные интерференционные методы, основанные на счете интерференционных полос, эффекте исчезновения интерференционных полос при амплитуде, пропорциональной корням функции Бесселя нулевого порядка первого рода, с двухчастотным оптическим квантовым генератором, с фотоэлектрическим отсчетом (интерферометры ФОУ-1; ЬаЗООО и др.). Кроме того, разраба^ тываются методы, основанные на принципах голографии, эффекте Допплера смещения частоты излучения движущегося источника, эффекте Мессбауэра резонансного поглощения гамма-квантов. Схемы, функциональные особенности и метрологические характеристики соответствующих установок подробно рассмотрены в [52].

ИК-спектр характерен длиной волн от красного (видимого) до коротковолнового миллиметрового диапазона. На основе резонансного поглощения молекулами свариваемого материала энергии ИК-лучей происходит превращение электромагнитной энергии в тепловую. Эффективность нагрева во многом определяется степенью прозрачности пластмассы для ИК-лучей.

Значительно большие возможности дает явление резонансного поглощения гамма-излучения (эффект Мессбауэра) При определенных условиях поглощение гамма-квантов в твердом теле зависит от

В 1958 г. Р. Мессбауэр показал, что при некоторых условиях (достаточно низкая температура, мягкое у-излУчение. жесткая связь ядер в кристалле) в спектре поглощения у-квантов появляется узкая линия (сплошная на рис. 203), максимум которой соответствует энергии ядерного перехода Е = Ео. Если по каким-либо причинам (под действием любого поля) энергия перехода, т. е. разница возбужденного и основного уровней, изменяется в источнике или в поглотителе на А?, причем АЕ > Г (здесь Г — естественная ширина линии резонансного поглощения, Г — h/t; h — h/2n, h — постоянная Планка, а т — среднее время жизни возбужденного состояния ядра), то линия резонансного поглощения исчезает. Однако ее можно получить вновь, используя