Преобразователи для линий задержки

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЛИНИЙ ЗАДЕРЖКИ [c.548]

Ро к и, для преобразователя с линией задержки длиной г с затуханием 6] [c.241]

Акустическая линия задержки. Линия этого вида состоит из проводника звука, снабженного цепями для преобразования сигнала в звуковой импульс и этого импульса вновь в электрический сигнал. Проводником звука большей частью является ртуть, заключенная в узкий сосуд, а преобразователями электрического сигнала в звуковой и обратно звукового в электрический — кварцевые пластинки, расположенные с обоих концов сосуда со ртутью. [c.75]

В современных электронных устройствах при работе с сигналами высокой частоты в ряде случаев используются устройства, создающие запаздывание сигнала на определенный интервал времени. Длинная электрическая линия или волновод для этой цели мало пригодны, так как из-за большой скорости распространения электромагнитных волн потребовались бы очень громоздкие конструкции даже для относительно малых времен задержки. Скорость распространения акустических волн в твердых телах составляет всего несколько тысяч метров в секунду и это позволяет использовать в электронных схемах акустические линии задержки в соединении с электроакустическими преобразователями. [c.184]

В качестве примера приведем пьезоэлектрическую линию задержки из стержня плавленного кварца, а концах которого установлены преобразователи из пьезокварцевого кристалла. Пьезокварцевый преобразователь-излучатель — на одном торце стержня и такой же преобразователь-приемник — на другом. Излучатель, возбуждаемый электрическим сигналом, создает продольные механические волны в стержне, которые распространяются к приемнику, вызывая в нем электрический сигнал, подобный электрическому сигналу на входе излучателя, но запаздывающий на время пробега волн по стержню. Для возможно большей эффективности этого преобразования желательно сделать механические волновые сопротивления материала преобразователя и стержня — линии задержки близкими или одинаковыми. С этой целью стержень-линия задержки часто выполняется из того же кварца. [c.184]

Магнитно-мягкие сплавы с повышенными значениями применяют в ультразвуковой и гидроакустической аппаратуре для изготовления излучателей, ультразвуковых преобразователей энергии, электромеханических фильтров и линий задержки в электрических цепях. Оптимальное применение каждого сплава определяется комплексом магнитных и механических свойств и постоянством магнитной проницаемости, коэффициента магнитной связи к, резонансной частоты при различной температуре. Показатели свойств сплавов приведены в табл. 2.1.3. Коэффициент магнитной связи к характеризует энергетические соотношения при магнитострикционных колебаниях. Для единицы объема сплава (без учета магнитных и механических потерь) [c.379]

Полосовые линии задержки на волнах Лэмба очень легко сделать многоотводными для этого достаточно только принимать колебания не с торца ли нии, а с одной из ее основных поверхностей (плоскости z= d на рис. 62). В качестве приемников при этом можно использовать набор клиновых преобразователей или пластинок гребенчатого профиля, помещая их на разные расстояния от излучателя. [c.158]

Поскольку для изложения всех этих вопросов потребовалось привести большой материал, первый том разделен на две части — А и Б. В томе I, А описываются распространение волн бесконечно малой и конечной амплитуды в жидкостях и твердых телах изменения, вызываемые границами преобразователи, необходимые для генерации волн малой и большой амплитуды методы определения свойств таких волн использование ультразвуковых колебаний в дисперсионных линиях задержки и в линиях задержки без дисперсии, в механических и электромеханических фильтрах, а также для стабилизации частоты генераторов и создания эталонов времени и частоты. [c.10]

Типичная характеристика полосы пропускания алюминиевой ленточной линии задержки па сдвиговых колебаниях с керамическим преобразователем из цирконата-титаната свинца (Р2Т-5А) приведена на фиг. 176. Для частот до 5 Мгц ширина полосы (на [c.515]

Как указано в гл. 2, зависимость осевой компоненты смещения от радиуса является функцией частоты. Вблизи точки перегиба для волны L (О, 1) это смещение обладает довольно ярко выраженным максимумом на оси и спадает до нуля на граничной поверхности, как показано на фиг. 185. С другой стороны, распределение смещений изгибных нормальных волн [49] характеризуется одним или несколькими узловыми диаметрами с максимумами осевых смещений в диаметрально противоположных точках на граничной поверхности. Если имеет место полная симметрия, то преобразователи, работающие на продольных колебаниях, не должны ни возбуждать, ни принимать изгибные волны. Факт появления изгибных волн в линиях задержки на продольных колебаниях связан с неоднородностью структуры и формы преобразователей и проволоки, а также с отклонениями от симметрии при установке преобразователя на проволоку. [c.528]

Магнитострикционный метод возбуждения первой продольной нормальной волны в проволоке часто использовался в ранних моделях волноводных линий задержки [2, 3]. Преимущества, свойственные этому типу конструкции, обеспечили широкое распространение проволочных магнитострикционных линий [51 ]. В самой простой модели катушка преобразователя намотана на кусок магнитострикционной проволоки, а подмагничивающее поле создается постоянным магнитом. Так как нагрузкой преобразователя с обоих концов является сопротивление звукопровода, равное сопротивлению самого преобразователя, подобная линия представляет собой оптимальный вариант конструкции для работы с импульсами малой длительности, как указано в 7. [c.531]

Наиболее простая высокочастотная линия задержки представляет собой звукопровод в виде длинной призмы, на концах которой расположены два преобразователя. Такие линии обычно имеют не очень большую длину (до 30 см) и позволяют получать задержки до 60 мксек. Ввиду того что температурная стабильность является одним из важнейших параметров линии, а полные потери невелики вследствие малой длины, эти линии чаще всего изготовляются из стекла. Так как в настоящее время разработаны стекла с малым температурным коэффициентом скорости лишь для продольных волн, в таких линиях обычно применяются пьезокерамические преобразователи, колеблющиеся по толщине. [c.577]

Сплавы с большой магнитострикцией используют в ультразвуковой и гидроакустической аппаратуре для изготовления излучателей, ультразвуковых преобразователей энергии, линий задержки в электрических цепях и электромеханических фильтров. Применение каждого магнитострикцион-ного сплава определяется комплексом магнитных и механических свойств, а также сохранением этого комплекса во всем интервале рабочих температур. Коэффициент магнитной связи к = -Ei/ 2 показывает, какая доля подведенной магнитной или механической энергии Е2 преобразуется соответственно в механическую или магнитную энергию Е (без учета магнитных и механических потерь). [c.549]

Свойства этих кристаллов позволяют применять их и в акустооптике. Для пъезополупроводниковых преобразователей в линиях задержки и других устройствах акустоэлектроникп используются dS, ZnO, GaAs и др. полупроводниковые кристаллы, обла-дающ ие пьезоэффектом. [c.282]

Ф и г. 171. Кривая вносимых потерь для линии задержки на крутильных колебаниях с керамическим преобразователем из ВаТ10з, показанным на фиг. 169, при импульсах длительностью 10 мксек (по Терстону и Торнилло [c.506]

Ниже критической частоты первой нормальной волны, характеризуемой наличием дисперсии, может распространяться только одна сдвиговая волна — нулевая нормальная волна. Используя ее, можно создать линию, свободную от нежелательных типов колебаний. При конструировании линий задержки с нулевой нормальной Болной произведение толщины линии на частоту должно выбираться таким, чтобы оно было ниже критического значения для первой дисперсионной нормальной волны. Это критическое значение соответствует толщине линии, равной половине длины волны, т. е. равной Fs/2/. Материалом для линий задержки чаще всего служит алюминий марки 5052, для которого скорость сдвиговых волн равна 3,13-10 см сек. В этом случае толщина линии задержки с полосой 3 Мгц при средней частоте 5 Мгц должна быть меньше 0,0238 см. Для линии задержки с пулевой нормальной волной преобразователь располагается нернендикулярио оси ленты, как показано на фиг. 175, а не под острым углом, как на фиг. 174. Поскольку резонансная частота таких преобразователей не зависит от их ширины, последняя может быть равной толщине ленты. [c.515]

В настоящее время наиболее интенсивные работы проводятся на монокристаллах СбЗ. Вызвано это, с одной стороны, высокими пьезоэлектрическими свойствами данного кристалла по сравнению со всеми прочими кристаллами группы А В ( 33 = 10,32 X X 10" ( 55 = 5,18 10" ) [74], а с другой стороны, возможностью использовать кристаллы С(35 для усиления ультразвуковых волн [75] и построения как активных линий задержки, так и усилителей радиочастотного сигнала с двойным преобразованием. Поэтому использование в этих системах и преобразователей, и звукопро-вода из сульфида кадмия упрощает задачу их акустического согласования, что позволяет построить систему более широкополосную с меньшим отношением сигнала к шуму, который вызывается нежелательными отражениями ультразвуковых волн от торцевых граней звукопровода. Кроме того, использование преобразователей такого типа в интегральных схемах позволяет значительно упростить конструкцию указанных устройств. [c.326]

На явлении М. основано действие магнитострикц. преобразователей излучателей и приёмников звука, фильтров, стабилизаторов частоты, линий задержки в радиотехн. и акустич. устройствах, устройств микро-перемещении, реле и др. Для этого применяются магнитострикц. материалы с разл. параметрами. [c.12]

Высокоомные П. применяются в качестве пьезоэлектрических преобразователей для генерации и приёма УЗ, в ультразвуковой дефектоскопии, в акустиче-скн.х линиях задержки, акустооптнч. устройствах (см. Акустооптика). Использование акустоэлектронного взаимодействия в П. позволяет создавать усилители УЗ-ВОЛН, фазовращатели и преобразователи частоты, устройства аналоговой обработки радиосигналов (ф-ции свёртки, корреляции и др.). [c.187]

Р, в. широко используются во всех областях науки я техники. Напр., низкочастотные (10 —10 Гц) Р. в. применяют в сейсмологии для регистрации землетрясений и в сейсморазведке. В У 3-диапазоне частот Р. в, используются для всестороннего контроля поверхностного слоя образца исследования характеристик поверхностного слоя, выявления поверхностных иоколо-поверхностных дефектов (см. Дефектоскопия), определения остаточных напряжений поверхностного слоя металла, термнч. и механич. свойств поверхностного слоя образца. Гиперзвуковые (10 —10 Гц) р. а, широко используются в акустоэлектронике при создании преобразователей электрич. сигналов, ультра- и гиперзвуковых линий задержки, усилителей эл.-магн. колебаний и систем для обработки информации, [c.404]

Акустоэлектроника — относительно новая область физической акустики и электроники. Она объединя как фундаментальные вопросы акустики твердого тела, так лх многочисленные приложения, главным образом к системам. работки сигналов и физике твердого тела. Как самостоятельное направление акустоэлектроника оформилась к концу 60-х годов, хотя отдельные работы, посвященные различным аспектам применения акустических волн (главным образом объемных) в электронике, в частности в линиях задержки и электромеханических фильтрах, появлялись и раньше [1—3]. В этих традиционных приложениях использовались, однако, лишь два свойства акустических волн - малая скорость, составляющая лишь / 10 от скорости электромагнитных волн, и относительно низкое затухание на длину волны. Лишь с появлением эффективных методов возбуждения высокочастотных (от 10 М1Гк до 3 ГГц) поверхностных акустических волн (ПАВ), в особенности с изобретением встречно-штыревого преобразователя, позволяющего эффективно возбуждать и принимать ПАВ в пьезоэлектрических кристаллах, стало возможным говорить об акустоэлектронике в том широком смысле, в котором она понимается сейчас. Последнее обусловлено следующими особенностями устройств на ПАВ. Во-первых, это те же малая скорость и затухание поверхностных волн во-вторых, интегральность исполнения большинства устройств на ПАВ, позволяющая использовать для их изготовления готовую технологию, разработанную ранее для интегральных микросхем в третьих, доступность тракта ПАВ, энергия которых сосредоточена вблизи поверхности, и связанная с этим возможность эффективного управления характеристиками этих волн с помощью всевозможных электрических и механических внешних воздействий. Наконец, многие а кустоэлектронные устройства обладают поистине уникальными свойствами. Если еще учесть их хорошую воспроизводимость, высокую надежность, то всеобщий интерес к акустоэлектронике станет вполне понятным. Литература по акустоэлектронике весьма обширна. Ей посвящено свыше пяти тысяч оригинальных статей, множество обзоров (см., например, [4—81), несколько монографий [9—14] и специальных выпусков журналов [151, [16]. Мы, разумеется, не будем пытаться осветить все [c.305]

До начала 60-х годов физики и инженеры, изучавшие пьезокристаллы, основное внимание уделяли поиску новых материалов и исследованию их свойств, совершенствованию пьезоэлектрических резонаторов и преобразователей. В акустике пьезокристаллы применялись для возбуждения объемных ультразвуковых волн и создания ультразвуковых линий задержки радиочастотного диапазона. Исследованию волновых процессов в ньезоэлектриках в этот период уделялось мало впимапия. Отметим лишь две важные работы. Кьяме [7] сделал попытку совместного исследования уравнений ньезоакустикп и электродинамики, а Шапошников [8] рассмотрел взаимодействие электронов проводимости с ультразвуковыми волнами в пьезокристалле. [c.4]

Продольные и сдвиговые колебания по толщине рассматриваются как одномерный случай в предположении, что пьезоэлектрическая пластина имеет бесконечно большие боковые размеры н что все точки в некоторой плоскости, параллельной плоскостям пластины, движутся с одинаковыми амплитудами и в одной и той же фазе. Очевидно, это не наблюдается в действительности, так как поверхность реальных колеблющихся пластин разбиваетсяна ангармонические моды, которые обычно связаны с наложением обертонов, отраженных от боковых поверхностей пластины, имеющей конечные размеры. Эти эффекты обычно рассматриваются как искажения, накладывающиеся на основную моду колебаний по толщине. Однако одномерное приближение дает неожиданно хорошие результаты в случае сильно нагруженного преобразователя, так как при этом ангармонические моды в значительной мере подавляются это приближение может использоваться для точного расчета ультразвуковых измерительных преобразователей и таких устройств, как ультразвуковые линии задержки. Следует заметить, что чистые колебания по толщине (без искажений) могут быть получены также при возбуждении пластин с небольшими электродами спещ4альной формы. [c.278]

Основной принцип работы волноводных ультразвуковых линнй задержки ничем не отличается от принципа работы ультразвуковых линий задержки других типов и состоит в том, что электрический сигнал с помощью электромеханического преобразователя преобразуется в механические колебания, которые затем распространяются в виде упругих волн по определенному направлении через задерживающую среду. Различие заключается в условиях распространения упругих волн в линии задержки. В обычных линиях задержки с пьезоэлектрическими преобразователями, например в линиях с прямым ходом луча или призматического типа, описанных в гл. 7, упругие волны распространяются как плоские волны в безграничной среде, не взаимодействуя с ограничивающими поверхностями. В волноводных же линиях задержки отношение поперечных размеров проволоки или прямоугольной ленты к длине волны выбирается таким, чтобы упругие волны, взаимодействуя с граничными поверхностями, распространялись как в волноводе. В упругом волноводе может существовать множество нормальных волн, причем для большинства из них фазовая скорость является функцией частоты. Линии задержки, использующие такие нормальные волны, носят название дисперсионных. [c.489]

Волноводные линии задержки можно характеризовать 1) формой характеристики задержки, 2) избирательностью по отношению к нежелательным модам колебаний, 3) избирательностью по отношению к многократно отраженным сигналам, 4) средними потерями в полосе пропускания, 5) шириной полосы пропускания и (3) средней частотой. 1 огда преобразователь электрически согласован с нагрузкой [1], что необходимо для уменьшения потерь, три первые характеристики определяются главным образом типом упругих волн, распространяющихся в матер1шле ЛИН1Ш, и характером колебания преобразователя. Средние потери в полосе пропускания зависят от тех же факторов, но, кроме того, в значительной степени определяются затуханием ультразвука в материале линии задержки, которое для большинства материалов увеличивается с новыиюнием частоты. Поэтому средние потери в полосе пропускания зависят также от материала и рабочей частоты. [c.490]

Вследствие особенностей характеристик магнитострикционных и ]1ьезоэлектрических линий задержк] реакцией на униполярный импульс будут затухающие колебапия со средней частотой полосы пропускан1[я. При длительности входного импульса, соответствующей частоте /лг (для данной комбинации преобразователя и звукопровода), удается получить оптимальную форму выходного импульса длительностью ДТ (фиг. 162). [c.494]

Таким образом, диаметр проволочной линии задержки приблизительно в 3 раза больше толщины ленточной линии. Однако, поскольку ширина ленты o6j.i4ho не менее чем в 20 раз больше толщины, при данной частоте площадь преобразователя для ленточной линии задержки оказывается большей, а сопротивление соответственно меньшим, чем для проволочной линии задержки. [c.502]

Пьезоэлектрические преобразователи, предназначенные для возбуждения сдвиговых колебаний в ленточной линии задержки, могут изготовляться в виде кристаллических пластинок, например из кварца У-среза. Однако чаще применяются пьезокерамические материалы, так как они обладают более высоким коэффициентом электромеханической связи. Чтобы получпть волны сдвига, ориентированные надлежащим образом, керамическая полоска поляризуется вдоль ее длинной стороны и возбуждается электрическим полем, направленным по толщине (параллельно направлению распространения волн в ленте). В отличие от преобразователей, работающих на продольных колебаниях, которые рассматриваются в 5, п. 2, преобразователи, возбуждающие сдвиговые колебапия по толщине, имеют частотную постоянную, не зависящую от отношения ширины пластины к ее толщине. [c.515]

Мей [7] поставил ряд экспериментов с проволочными линиями задержки, возбуждаемыми с помощью цилиндрических пьезоэлектрических преобразователей. Работа проводилась в диапазоне нескольких мегагерц и проследовала цель получить линейное 11.1М0И0Н110 задорж] 11 с частотой путем использования той части характеристики для нормальной волны L (О, 1), которая расположена вблизи первой точки перегиба. Основная трудность состояла в нреимущественном возбуждении первой продольной нормальной полны, так как опыты, проведенные Тью и др. [48], с импульсным возбуждением продольных колебаний в проволоке показали, что распространяется много различных нормальных волн. [c.528]

Если один из магнитострикционных преобразователей сделать передвижным, то можно менять время задержки в пределах, ограниченных лишь длиной линии. Ввиду простоты установки на линии дополнительных преобразователей эта конструкция пригодна в качество многоотводной линии задержки. Так как обычно цель разработки заключается в создаипп лпнии, не обладающей дисперсией, что требует использования первой продольной волны прп малом значении отношения // о, то для работы на высоких частотах диаметр проволоки следует выбирать малым. Соединение катушки преобразователя, возбуждающего продольные колебания, с проволокой даже весьма малого диаметра не представляет труда в отличие от пьезоэлектрических преобразователей, соединение которых с торцевой поверхностью проволоки малого диаметра представляет собой серьезную проблему, или от преобразователей для создания крутильных колебаний, в которых приходится приваривать к поверхности проволоки тонкие полоски. [c.532]

Для дисперсионных линий, рассматриваемых в этом параграфе, отклонение формы ленты от идеального прямоугольного параллелепипеда оказывает ра.зличное влияние на характеристики линии задержки. Так, распространение волн в прямоугольной ленте с поглощающим материалом, расположенным на узких поверхностях, отличается от случая идеальной бесконечной пластины тем, что в ленте существуют максимумы затухания, которые при увеличении ширины сдвигаются в сторону низких частот. Этот эффект наблюдается в лентах, ширина которых составляет 10—20 длин волн, если длина преобразователя такова, что удается получить параллельный пучок. В более узких лентах при уменьшении ширины потери увеличиваются вследствие увеличения расхождеиия пучка в направлении ширины. [c.540]

Пьезоэлектрические преобразователи можно представить эквивалентной схемой, предлоиуеиной Мэзоном [251, которая идентична схеме, используемой для кварцевой многоугольной линии. Поскольку линии задергкки применяются в основном для передачи импульсов, можно считать, что каждый преобразователь излучает в бесконечную среду, и влиянием отражений от другого конца линии можно пренебречь. Анализ этой эквивалентной схемы, проведенный для нескольких различных случаев [(>2— 65], касался лишь установивишхся режимов передачи радиочастотных импульсов и не учитывал неустановившихся процессов, которые должны учитываться в случае импульсов постоянного тока на входе. Многие линии задержки, описанные в этой главе, применяются для передачи информации в цифровой форме, причем чаще используются импульсы постоянного тока, подводимые непосредственно ко входу линии, чем модулированные высокочастотные имиульсы, обычно применяемые для задержки информации в аналоговой форме. [c.548]

Другой фактор, который следует учитывать в связи с расширением иучка, заключается в том, что звуковая волна попадает не только на тот участок поверхности, где расположен приемный преобразователь. Это может привести к появлению ложных сигналов, ириходяищх на приемный преобразователь либо до, либо после основного сигнала. Этот эффект можно значительно ослабить с помощью нанесения поглощающего материала, такого, как, например, мягкий припой, на все поверхности, которые не предназначены для отражения или приема сигналов. Подобные поглощающие покрытия показаны на фиг. 209 для многоугольной линии задержки и на фиг. 210 для клиновидной линии задержки. [c.575]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...