DE1208923B

DE1208923B - Magnetostrictive composite oscillator, primarily for pulse operation

Info

Publication number: DE1208923B
Application number: DEJ23775A
Authority: DE
Inventors: Max Preisinger
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1963-05-28
Filing date: 1963-05-28
Publication date: 1966-01-13
Also published as: GB1007695A; JPS4927994B1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRiFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

B 06 bB 06 b

Deutsche KL: 42 s-1/08German KL: 42 s-1/08

Nummer: 1208 923Number: 1208 923

Aktenzeichen: J 23775IX a/42 sFile number: J 23775IX a / 42 s

Anmeldetag: 28. Mai 1963 Filing date: May 28, 1963

Auslegetag: 13. Januar 1966Opened on: January 13, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetostriktiven Verbundschwinger, vornehmlich für Impulsbetrieb, bestehend aus einem primär magnetostriktiv mit seiner mechanischen Resonanzfrequenz angeregten Viertelwellenschwinger und einem von diesem mechanisch angeregten Koppelglied, das als Transformationsglied dienen kann und aus einem auf dieselbe Resonanzfrequenz abgestimmten Viertelwellenschwinger besteht.The invention relates to a magnetostrictive composite oscillator, primarily for pulse operation, consisting of a primarily magnetostrictively excited with its mechanical resonance frequency Quarter-wave oscillator and a coupling element mechanically excited by this, which can serve as a transformation element and from one to the same resonance frequency tuned quarter-wave oscillator.

Die bekannten magnetostriktiven Verbundschwinger finden häufig Verwendung bei der Beschallung von Medien, die z. B. zur Zerstörung bzw. Beschädigung des eigentlichen Schwingers bei direktem Eintauchen führen könnten. Außerdem werden sie verwendet, wenn eine Vergrößerung des Ausschlages der die Energie abstrahlenden Fläche, also eine Transformation des Ausschlages, erzielt werden soll.The well-known magnetostrictive composite transducers are often used in the sound reinforcement of Media that z. B. to destroy or damage the actual transducer when immersed directly could lead. They are also used when there is an enlargement of the rash of the Energy radiating surface, i.e. a transformation of the deflection, is to be achieved.

Es ist bereits bekannt, einen magnetostriktiven Schwinger mit einer Länge von einer oder mehreren Halbwellenlängen an seiner die Schwingungsenergie abstrahlenden Fläche mit einem Koppelstück zu versehen. Zur Kopplung werden dazu die beiden aneinandergrenzenden Flächen des Koppelstückes und des Schwingers plangeschliffen und z. B. zusammengelötet. Die Halterung erfolgt in einem Bewegungsknoten, der sich im Falle eines Halbwellenschwingers in der Mitte des Schwingers ausbildet. Die Länge des Koppelstückes wird so gewählt, daß Koppelstück und Schwinger auf die gleiche mechanische Resonanzfrequenz abgestimmt sind. Soll das Koppelstück als Transformationsglied ausgebildet sein, so erhält es die Form eines Exponentialtrichters, während Abstimmung und Kopplung ebenso in der genannten Weise erfolgen. Weiterhin ist bekannt, ein derartiges Schwingsystem durch ein mitschwingendes Lager zu haltern. Das Lager hat zylindrische Form und umgibt den als Koppelstück dienenden Stab. Es ist an einem Punkt in der Nähe der Verbindung des Stabes mit dem eigentlichen Schwinger verschraubt, Das Lager ist, gewöhnlich als Viertelwellenresonator ausgebildet weil in diesem Fall (Parallelresonanz) dem zu halternden Schwinger die geringste Energie entzogen wird. Der Angriffspunkt der Lagerung kann bei im Dauerbetrieb arbeitenden Schwingern auch sehr genau in den Bewegungsknoten gelegt werden, so daß keine wesentlichen Verluste auftreten.It is already known a magnetostrictive vibrator with a length of one or more To provide half-wavelengths on its surface radiating the vibration energy with a coupling piece. For coupling, the two adjacent surfaces of the coupling piece and the Schwingers plane ground and z. B. soldered together. It is held in a movement node, the forms in the case of a half-wave oscillator in the middle of the oscillator. The length of the coupling piece is chosen so that the coupling piece and the transducer have the same mechanical resonance frequency are matched. If the coupling piece is to be designed as a transformation element, it receives the Form of an exponential funnel, while tuning and coupling also in the aforementioned manner take place. It is also known to hold such a vibrating system by a bearing that vibrates with it. The bearing has a cylindrical shape and surrounds the rod serving as a coupling piece. It's at one point screwed near the connection of the rod with the actual transducer, the bearing is, usually designed as a quarter wave resonator because in this case (parallel resonance) the one to be held Schwinger the least amount of energy is withdrawn. The point of application of the storage can be in continuous operation working oscillators are also placed very precisely in the movement node, so that no significant losses occur.

Schwieriger liegt der Fall, wenn es sich um Schwinger handelt, die unsymmetrisch eingespeist werden und im Impulsbetrieb arbeiten. Hier ist der Schwingungsknoten nicht stationär, er wandert vielmehr während des Einschwingvorganges langsam vom angeregten Ende in Richtung des Schwingermittelpunktes und istThe case is more difficult when it comes to oscillators that are fed in asymmetrically and work in impulse mode. Here the vibration node is not stationary, rather it wanders during of the transient process slowly from the excited end towards the center of the oscillator and is

Magnetostriktiver Verbundschwinger,
vornehmlich für ImpulsbetriebMagnetostrictive composite transducer,
primarily for impulse operation

Anmelder:Applicant:

IBM Deutschland Internationale
Büro-Maschinen Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49IBM Germany International
Büro-Maschinen Gesellschaft mb H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Als Erfinder benannt:
Max Preisinger, DarmsheimNamed as inventor:
Max Preisinger, Darmsheim

erst dann als stabil anzusehen, wenn die pro Schwingungsintervall injizierte Energie klein gegenüber der bereits im schwingenden System enthaltenen Energie ist. Bei solchen Anordnungen wird eine beträchtliche Energie im Lager verbraucht, was insbesondere nachteilig ist, wenn solche Schwinger mit kleinsten Anregungsenergien in kurzer Zeit auf eine beträchtliche Amplitude gebracht werden sollen. Auch die Kombination von mehreren Halbwellenstücken ist dann von Nachteil, da bei konstantem Injektionsgrad mit steigender Belastungslänge die in einer bestimmten Zeit erzielte Amplitude kleiner wird.can only be regarded as stable when the energy injected per oscillation interval is small compared to the is already contained in the vibrating system. With such arrangements a considerable Energy consumed in the camp, which is particularly disadvantageous when such oscillators with the smallest excitation energies should be brought to a considerable amplitude in a short time. The combination too of several half-wave pieces is then a disadvantage, since with a constant degree of injection with as the length of the load increases, the amplitude achieved in a certain time becomes smaller.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, einen magnetostriktiven Verbundschwinger aus zwei sich zu einem einseitig angeregten Halbwellenschwinger ergänzenden Viertelwellenschwingern derart aufzubauen, daß er an der in Nähe des Bewegungsknotens liegenden Verbindungsstelle beider Viertelwellenschwinger mittels einer Membran gehaltert ist, deren äquivalente Federsteifigkeit so gewählt wird, daß sich ein fester Zusammenhang zwischen Schwebungsdauer und Einschwingzeit des Systems ergibt. Außerdem ist vorgeschlagen worden, den sekundär mechanisch angeregten Viertelwellenschwinger im Gebiet der mechanischen Hysterese des verwendeten Materials zu betreiben, so daß eine kurzzeitige zugeführte Anregungsenergie möglichst schnell verbraucht wird und der Schwingungsvorgang damit möglichst schnell abklingt. Bei der Kopplung und Halterung der beiden Viertelwellenschwinger durch eine Membran entsteht aber ein wesentlicher Nachteil. Die Membran, zur Energieinjektion ungeeignet, verkürzt den magnetostriktiv angeregten Viertelwellenschwinger am Fußpunktende, also gerade dort, wo von dem cos²-förmig über denIt has therefore already been proposed to build a magnetostrictive composite oscillator from two quarter-wave oscillators that complement one another to form a half-wave oscillator excited on one side in such a way that it is held at the junction of the two quarter-wave oscillators by means of a membrane, the equivalent spring stiffness of which is chosen so that there is a fixed relationship between the beat duration and the settling time of the system. It has also been proposed to operate the secondary mechanically excited quarter-wave oscillator in the area of the mechanical hysteresis of the material used, so that a brief excitation energy supplied is consumed as quickly as possible and the oscillation process thus subsides as quickly as possible. However, there is a major disadvantage when the two quarter-wave oscillators are coupled and held by a membrane. The membrane, unsuitable for energy injection, shortens the magnetostrictively excited quarter-wave oscillator at the base end, i.e. precisely where from the cos ² -shaped over the

509 778/79509 778/79

3 43 4

Schwinger verteilten Injektionsgrad das Maximum effekt nur auf einem Viertelwellenschwinger erfolgt,Oscillator distributed degree of injection the maximum effect only takes place on a quarter-wave oscillator,

liegt; folglich kann bei einer bestimmten Fiequenz in die in den Schwinger hineingesteckte Schwingungs-lies; consequently, at a certain frequency, the oscillation inserted into the transducer can

der Zeiteinheit weniger Energie in das System injiziert energie also besonders gering ist, ist auch die An-the unit of time less energy is injected into the system so is particularly low, the

werden. Insbesondere bei großen Übersetzungen vom kopplung des Koppelstückes besonders kritisch. Zurwill. Particularly critical in the case of large translations from the coupling of the coupling piece. To the

primär magnetostriktiv zum sekundär mechanisch 5 Erklärung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßenprimarily magnetostrictive to the secondary mechanical 5 explanation of the mode of operation of the invention

angeregten Viertelwellenschwinger wird die Energie- Verbundschwingers wird zunächst auf F i g. 2 ver-excited quarter-wave oscillator is the energy composite oscillator is initially on F i g. 2 ver

einbuße, die das ganze schwingende System erleidet, wiesen. Hier ist ein im Bewegungsknoten fest ein-losses suffered by the whole vibrating system. Here is a fixed in the movement node

besonders hoch, da der Kopplungspunkt immer gespannter Viertelwellenschwinger 10 dargestellt. Dieparticularly high, since the coupling point always shows a tensioned quarter-wave oscillator 10. the

weiter in den bewegten Schwingerteil hineinwandert, über der Länge κ des Schwingers aufgezeichnetemigrates further into the moving part of the transducer, recorded over the length κ of the transducer

die Verkürzung damit sehr hoch wird, aber die Energie- io Kurve 11 zeigt die Energieverteilung längs des Schwin-the shortening becomes very high, but the energy curve 11 shows the energy distribution along the

injektion nur über den magnetostriktiven Schwinger- gers, die bekanntlich einer Funktion sin² α entspricht,injection only via the magnetostrictive oscillator, which is known to correspond ^{to a function sin 2 α,}

teil möglich ist. Der Energieinhalt je Längeneinheit ist demnach ampart is possible. The energy content per unit of length is therefore on

Durch die Erfindung soll nun eine wesentliche Bewegungsknoten am größten und fällt zum BeVerbesserung des bekannten, mittels einer Membran wegungsbauch am frei schwingenden Ende des gehalterten und gekoppelten, aus zwei Viertelwellen- 15 Schwingers hin gemäß dieser Funktion ab. Die Kurve schwingern bestehenden Schwingsystems erzielt wer- 12 zeigt das Integral über die Funktion gemäß Kurve 11. den. Insbesondere zur Vermeidung der Energieeinbuße Um den Schwinger bis zu einer bestimmten Ampli- und damit zur Erzielung einer höheren Injektions- tude anzuregen, muß ihm die dazu erforderliche Gegeschwindigkeit der Schwingungsenergie bei gegebenen samtenergie über den Magnetostriktionseffekt zuge-Werten für die mechanische Resonanzfrequenz und 20 führt werden. Dieser Gesamtbetrag der Energie ist in das Übersetzungsverhältnis ist gemäß der Erfindung diesem Falle mit 100% bezeichnet. In F i g. 3 ist nun der magnetostriktive Viertelwellenschwinger in seinem ein entsprechender Schwinger 20 dargestellt, der in Bewegungsknoten gehäusefest und das Transfor- seinem Bewegungsknoten mittels einer membranartigen mationsglied in seinem Bewegungsknoten mit dem Halterung 23 eingespannt ist. Die über der Länge <x magnetostriktiven Viertelwellenschwinger in einem 25 des Schwingers 20 aufgezeichnete Kurve 21 zeigt solchen Abstand von dessen Befestigungsstelle fest wiederum die Energieverteilung längs des Schwingers, verbunden, daß zwischen beiden Schwingern Leistungs- und die Kurve 22 zeigt das Integral über diese Kurve21. anpassung besteht und daß die beiden Schwinger auf Durch Vergleich der F i g. 2 mit F i g. 3 ist die Wireine bei gegebener Anregungsdauer des magnetostrikti- kung der membranartigen Halterung 23 deutlich zu ven Viertelwellenschwingers ein Amplitudenmaximum 3° erkennen. Die membranartige Halterung 23 verkürzt im Transformationsglied hervorrufende Schwebungs- den Schwinger 20 am Fußpunkt um etwa 15°. Dadurch frequenz abgestimmt werden. wird ein beträchtlicher Teil der Gesamtschwingungs-By means of the invention, an essential movement node should now be at its greatest and, in order to improve the known movement bulge by means of a membrane, at the freely oscillating end of the supported and coupled, two quarter-wave oscillator, will drop according to this function. The curve oscillating existing oscillation system 12 shows the integral over the function according to curve 11. In particular to avoid the loss of energy . This total amount of energy in the transmission ratio is, according to the invention, denoted in this case by 100%. In Fig. 3 the magnetostrictive quarter-wave oscillator is now shown in its corresponding oscillator 20, which is fixed to the housing in the movement node and the transformer is clamped to its movement node by means of a membrane-like mation member in its movement node with the holder 23. The curve 21 recorded over the length <x magnetostrictive quarter-wave oscillator in a 25 of the oscillator 20 shows the energy distribution along the oscillator fixed at such a distance from its attachment point that the power between the two oscillators and the curve 22 shows the integral over this curve21. adaptation exists and that the two transducers on By comparing the F i g. 2 with F i g. 3, the curve is clearly visible to a quarter-wave oscillator with an amplitude maximum of 3 ° for a given excitation duration of the magnetostriction of the membrane-like holder 23. The membrane-like holder 23 shortens the vibrator 20 at the base point by about 15 ° in the transformation element causing the beat. This allows frequency to be tuned. a considerable part of the total vibration

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt energie — im gezeichneten Beispiel 33 °/₀ — in diese sich vor allem eine extrem kurze Einschwingzeit auf Halterung geleitet. Im eigentlichen Schwinger ist demein vorgegebene bzw. maximal zulässige Amplitude. 35 nach nur noch der Restbetrag der Schwingungsener-Eine besonders einfache und günstige Anordnung gie — im vorliegenden Falle 67 % — gegenüber dem in wird dadurch erreicht, daß der magnetostriktive F i g. 2 gezeigten, in seinem Fußpunkt bzw. Knoten-Viertelwellenschwinger aus einem Rohr besteht, in punkt fest eingespannten Schwinger 10 enthalten. Nun dessen Innerm das Transformationsglied mittels einer wird aber die Schwingungsenergie durch Umwandlung steifen Kopplungsscheibe befestigt ist. 40 über den Magnetostriktionseffekt dem Schwinger zuge-The arrangement according to the invention results in energy - 33 ° / ₀ in the example shown - in this, above all, an extremely short settling time is passed on to the holder. In the actual oscillator there is a predetermined or maximum permissible amplitude. 35 after only the remainder of the oscillation energy - a particularly simple and favorable arrangement gie - in the present case 67% - compared to the in is achieved in that the magnetostrictive F i g. 2, consists of a tube in its base or node quarter-wave oscillator, contained in oscillator 10 firmly clamped in point. Now the inner part of the transformation element is fixed by means of a but the vibration energy is fixed by converting stiff coupling disc. 40 assigned to the transducer via the magnetostriction effect

Eine weitere wesentliche Verkürzung der Ein- führt. Folglich läßt sich der in F i g. 3 dargestellte, schwingzeit kann noch dadurch erreicht werden, mittels einer membranartigen Halterung 23 versehene daß das als magnetostriktiver Viertelwellenschwinger Schwinger 20 in der gleichen Zeit nicht zu so hohen dienende Rohr aus stark kaltverformtem, aus vor- Schwingungsamplituden anregen wie der in F i g. 2 EUgsweise CoFe-Blech bestehendem Material gerollt 45 dargestellte, im Bewegungsknoten fest eingespannte wird, derart, daß die Rohrachse mit der Walzrichtung Schwinger 10. Der erfindungsgemäße Aufbau gemäß einen Winkel von etwa 45° bildet. F i g. 1 vermeidet diesen Nachteil. Der Viertelwellen-Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschrei- schwinger 1 ist rohrförmig und besteht aus magnetobung in Verbindung mit den Zeichnungen und dem striktivem Material. Er ist in seinem Bewegungsdadurch näher erläuterten Ausführungsbeispiel. Es 50 knoten 3 durch die ihn umgebende Masse 6 fest eingeist dargestellt in spannt. Auf dem Umfang des magnetostriktiven Vier-Another major shortening of the introductions. Consequently, the in F i g. 3 shown, Oscillation time can still be achieved by means of a membrane-like holder 23 provided that, as a magnetostrictive quarter-wave oscillator, oscillator 20 does not become so high at the same time Serving tube made of strongly cold-formed, from pre-excite vibration amplitudes like the one in F i g. 2 For example CoFe sheet material rolled 45 shown, firmly clamped in the movement node is, in such a way that the tube axis with the rolling direction vibrator 10. The structure according to the invention according to forms an angle of about 45 °. F i g. 1 avoids this disadvantage. The quarter-wave further Details result from the description oscillator 1 is tubular and consists of magnetobung in connection with the drawings and the strict material. He is through it in his movement explained in more detail embodiment. There 50 knots 3 firmly entrained by the mass 6 surrounding it shown in spans. On the circumference of the magnetostrictive four-

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, telwellenschwingers 1 ist die Anregungswicklung 2 an*F i g. 1 an embodiment according to the invention, telwave oscillator 1 is the excitation winding 2 at *

in geordnet. Im Rohrinnern ist senkrecht zur Rohrachsein ordered. Inside the pipe is perpendicular to the pipe axis

F i g. 2 die Energiebilanz eines fest eingespannten in einem noch zu definierenden Abstand α vom Bewe-F i g. 2 the energy balance of a firmly clamped at a distance α to be defined from the movement

Viertelwellenschwingers und in 55 gungsknoten 3 eine steife Kopplungsscheibe 5 fest mitQuarter-wave oscillator and a rigid coupling disc 5 in 55 supply node 3

F i g. 3 die Energiebilanz eines durch eine membran- der Rohrwandung verbunden. Ein zweiter, stabförmi-F i g. 3 the energy balance of a pipe wall connected by a membrane. A second, rod-shaped

artige Halterung verkürzten Viertelwellenschwingers. ger Viertelwellenschwinger 4 ist in seinem Bewegungs-like bracket for a shortened quarter-wave oscillator. ger quarter-wave oscillator 4 is in its motion

Bei im Impulsbetrieb verwendeten Verbundschwin- knoten 7 fest mit der Kopplungsscheibe 5 verbunden, gern besteht unter anderem die Forderung, daß die und zwar so, daß seine Schwingungsrichtung mit der Anregung des Schwingvorganges ebenso wie die 60 des magnetostriktiven Viertelwellenschwingers 1 überBeendigung des Schwingvorganges in möglichst kur- einstimmt. Wird nun der magnetostriktive Viertelzen Zeiten erreichbar ist. Aus dieser Forderung ergibt wellenschwinger 1 über die Anregungswicklung 2 in sich die Bedingung, daß die zur Anregung erforder- seiner Resonanzfrequenz zu Schwingungen angeregt, liehe Energie möglichst gering ist. Die Verwendung so bildet sich am Ort der Einspannung ein Bewegungseines Schwingsystems mit einer Gesamtlänge von nur 65 knoten 3 und am gegenüberliegenden Ende ein Beweeiner halben Wellenlänge erweist sich hier als besonders gungsbauch aus. Über die Kopplungsscheibe 5 wird günstig. Da aber bei einem derartigen Verbund- nunmehr auch der zweite, z. B. als Transformationsschwinger die Anregung über den Magnetostriktions- glied dienende Viertelwellenschwinger 4 mechanisch in In the case of the compound swin node 7 used in pulse mode, firmly connected to the coupling disc 5, like there is, among other things, the requirement that the and in such a way that its direction of oscillation with the Excitation of the oscillation process as well as the 60 of the magnetostrictive quarter-wave oscillator 1 over termination of the oscillation process as closely as possible. Now becomes the magnetostrictive quarter inch Times is achievable. From this requirement, wave oscillator 1 results via the excitation winding 2 in the condition that the resonance frequency required for excitation is excited to vibrate, borrowed energy is as low as possible. The use thus forms a movement one at the place of restraint Oscillating system with a total length of only 65 knots 3 and a moving machine at the opposite end half wavelength proves to be a particularly good belly. About the coupling disc 5 is cheap. But since with such a composite now also the second, z. B. as a transformation oscillator, the excitation via the magnetostriction element serving quarter-wave oscillator 4 mechanically in

der gleichen Resonanzfrequenz zu Schwingungen angeregt. An der Koppelscheibe 5, im Einspannort, wird dem dünnen Schwinger die Bewegungsamplitude des dicken Schwingers aufgedrückt. Die Amplitude nimmt dann über die Schwingerlänge sinusförmig bis zum Maximum am freien Ende zu. Der Schwingvorgang ist im unteren Teil der F i g. 1 schematisch dargestellt. Über den beiden Viertelwellenschwingern 1 und 4 ist der Verlauf der Schwingungsamplituden λ aufgezeichnet. excited to vibrate at the same resonance frequency. At the coupling plate 5, in the clamping location, the thin oscillator is subjected to the movement amplitude of the thick oscillator. The amplitude then increases sinusoidally over the length of the transducer up to the maximum at the free end. The oscillation process is shown in the lower part of FIG. 1 shown schematically. The course of the oscillation amplitudes λ is recorded over the two quarter-wave oscillators 1 and 4.

Der Abstand α der Bewegungsknoten 3 und 7 der beiden Viertelwellenschwinger 1 und 4 ist im wesentlichen durch das Übersetzungsverhältnis vom primär magnetostriktiv zum sekundär mechanisch angeregten Viertelwellenschwinger bestimmt. Er wird so gewählt, daß zwischen beiden Schwingern Leistungsanpassung besteht. Mit größer werdendem Übersetzungsverhältnis wächst der Abstand a. Nur bei Leistungsanpassung zwischen beiden Schwingern wird erreicht, daß die über den Magnetostriktionseffekt in den primären Viertelwellenschwinger 1 geschobene Schwingungsenergie in möglichst kurzer Zeit auf den sekundären Viertelwellenschwinger 4 übertragen wird. Bei Unter- bzw. Überanpassung würde entweder nur ein allmählicher Übergang der Schwingungsenergie erzielt werden, oder der sekundäre Viertelwellenschwinger 4 würde nicht zu seiner entsprechend der dem primären Viertel wellenschwinger 1 zugeführten Energie maximalen Schwingungsamplitude angeregt werden.The distance α between the movement nodes 3 and 7 of the two quarter-wave oscillators 1 and 4 is essentially determined by the transmission ratio from the primary magnetostrictive to the secondary mechanically excited quarter-wave oscillator. It is chosen in such a way that there is a power adjustment between the two transducers. As the transmission ratio increases, the distance a increases. Only when the power is matched between the two oscillators is achieved that the oscillation energy shifted into the primary quarter-wave oscillator 1 via the magnetostriction effect is transferred to the secondary quarter-wave oscillator 4 in the shortest possible time. In the event of underfitting or overfitting, either only a gradual transition of the oscillation energy would be achieved, or the secondary quarter-wave oscillator 4 would not be excited to its maximum oscillation amplitude corresponding to the energy supplied to the primary quarter-wave oscillator 1.

Gegenüber der bekannten Anordnung, bei der die beiden Viertelwellenschwinger mittels einer Membran gehaltert und gekoppelt sind, ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß die durch die Membran dem primären Viertelwellenschwinger entzogene Schwingungsenergie, die wohl eine Leistungsanpassung herbeiführen kann, aber die Einschwingzeit des Systems vergrößert, aktiv über den Magnetostriktionseffekt dem primären Viertelwellenschwinger zugeführt werden kann. Außerdem ist die Lage der erfindungsgemäßen Schwinganordnung durch die feste Einspannung am Bewegungsknoten 3 streng definiert.Compared to the known arrangement in which the two quarter-wave oscillators by means of a membrane Are held and coupled, there is in particular the advantage that the primary through the membrane Vibration energy extracted from quarter-wave oscillators, which can probably bring about a power adjustment, but the settling time of the system increases, actively via the magnetostriction effect of the primary quarter-wave oscillator can be fed. In addition, the position of the oscillating arrangement according to the invention strictly defined by the fixed clamping at the movement node 3.

Eine beträchtliche Verkürzung der Einschwingzeit ergibt sich noch aus der Verwendung eines unter 45° zur Walzrichtung des für den magnetostriktiven Viertelwellenschwingers 1 benutzten Bleches ausgeschnittenen Rohrmantels. Die statische Magnetostriktion in sehr stark kaltverformten Materialien, z. B. CoFe-Blech, erreicht ein Maximum unter 45 zur Walzrichtung. Diese Tatsache hat bei gegebenen Schwingerabmessungen und gegebener Schwingungsamplitude eine erhebliche Einsparung an erforderlicher Anregungsenergie zur Folge. A considerable shortening of the settling time results from the use of one below 45 ° cut out to the rolling direction of the sheet metal used for the magnetostrictive quarter-wave oscillator 1 Pipe jacket. Static magnetostriction in very cold-worked materials, e.g. B. CoFe sheet, reaches a maximum below 45 to the rolling direction. This fact has for given transducer dimensions and the given oscillation amplitude result in a considerable saving in the required excitation energy.

Eine Verjüngung des als Transformationsglied dienenden Viertelwellenschwingers 4 derart, daß an jeder Stelle des Schwingers der gleiche Spannungszustand herrscht, ermöglicht die Ausnutzung der von den Abmessungen und dem verwendeten Material abhängigen maximal zulässigen Schwingungsamplitude. Außerdem tritt bei einer bestimmten Schwingungsamplitude an jeder Stelle des Schwingers die Wirkung der mechanischen Hysterese ein, wodurch das Abklingen der einmal angeregten Schwingung in möglichst kurzer Zeit erreichbar wird.A tapering of the quarter-wave oscillator 4 serving as a transformation element in such a way that an the same state of tension prevails at every point of the oscillator, enables the utilization of the Dimensions and the material used, depending on the maximum permissible vibration amplitude. In addition, the effect occurs at a certain oscillation amplitude at every point on the oscillator the mechanical hysteresis, whereby the decay of the once excited oscillation in as much as possible can be reached in a short time.

Claims

Patent claims:

1. Magnetostrictive composite oscillator, primarily for pulse operation, consisting of a primarily magnetostrictively excited quarter-wave oscillator with its mechanical resonance frequency and a coupling element mechanically excited by this, which can serve as a transformation element and consists of a quarter-wave oscillator tuned to the same resonance frequency, characterized in that the magnetostrictive quarter-wave oscillator (1) is clamped fixed to the housing in its movement node (3) and the transformation element (4) in its movement node (7) with the magnetostrictive quarter-wave oscillator (1) at such a distance (a) from its attachment point (3) is firmly connected that between There is power matching between the two oscillators and that the two oscillators are tuned to a beat frequency which causes an amplitude maximum in the transformation element (4) for a given period of excitation of the magnetostrictive quarter-wave oscillator (1).

2. Magnetostrictive composite oscillator according to claim 1, characterized in that the Magnetostrictive quarter-wave oscillator (1) consists of a tube with the transformation element inside (4) is attached by means of a rigid coupling disc (5).

3. Magnetostrictive composite oscillator according to claims 1 and 2, characterized in that the tube serving as a magnetostrictive quarter-wave oscillator (1) is rolled from highly cold-formed material, preferably made from CoFe sheet metal, in such a way that the tube axis forms an angle with the direction of rolling of the sheet metal of about 45 ^r forms.

4. Magnetostrictive composite oscillator according to Claims 1 to 3, characterized in that that the transformation element (4) extends from the movement node (7) to the movement abdomen in such a way tapered so that the same state of tension prevails at every point.

1 sheet of drawings