Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Ультразвуковые линии задержки на поверхностных волнах
Устройства, для задержки электрических сигналов, основанные на использовании поверхностных акустических волн

Анимация

Описание

Ультразвуковые линии задержки (УЛЗ) предназначены для задержки электрических сигналов на время от долей микросекунд до десятков миллисекунд, основанные на использовании упругих волн. Задержка в УЛЗ обусловлена относительно малой скоростью распространения упругих волн в звукопроводе (~ 105 меньше скорости распространения электромагнитных волн). УЛЗ состоят из трех основных элементов (рис. 1а): входного 1 и выходного 2 электроакустических преобразователей, превращающих соответственно электрические колебания в упругие на входе УЛЗ и упругие колебания в электрические - на выходе, и звукопровода 3, в котором распространяются упругие волны.

 

Схема включения ультразвуковых линий задержки, работающих "на проход"

 

 

Рис. 1а

 

Обозначения:

1 и 2 - преобразователи;

3 - звукопровод.

 

В зависимости от характера включения УЛЗ могут работать “на проход” (рис. 1а) или “на отражение” (рис. 1б), причем во втором случае один и тот же преобразователь выполняет функции как излучателя, так и приемника ультразвука (УЗ).

 

Схема включения ультразвуковых линий задержки, работающих "на отражение"

 

 

Рис. 1б

 

Для электромеханического преобразования сигнала в УЛЗ используют в основном пьезоэлектрические, реже магнитострикционные преобразователи (см. описания ФЭ 402003, 402004 “Прямой (обратный) пьезоэффект”, 302014 “Магнитострикция”). Звукопроводом в УЛЗ служит твердая среда, в которой упругие волны распространяются с относительно малыми потерями (см. описания ФЭ 203020 “Поглощение звука”, 203022 “Рассеяние звука”).

К основным параметрам УЛЗ относятся:

1) время задержки Т, определяемое длиной пути L, проходимого упругими волнами в звукопроводе от входного преобразователя до выходного, и скоростью распространения УЗ c, т.е. T =L¤c;

2) рабочая частота f0, приблизительно равная резонансной частоте преобразователей, причем частота задерживаемого радиосигнала должна совпадать с f0, а в случае задержки видеосигнала его надо сначала преобразовать в радиосигнал с частотой заполнения f0, а затем выделить огибающую (продетектировать);

3) полоса пропускания Df, определяемая добротностью преобразователей и частотной характеристикой потерь в звукопроводе;

4) уровень ложных сигналов - отношение амплитуды наибольшего из ложных сигналов к амплитуде задержанного сигнала;

5) температурный коэффициент задержки, определяемый зависимостью скорости распространения упругих волн в звукопроводе от температуры.

УЛЗ на поверхностных акустических волнах (ПАВ) получили широкое распространение в качестве миниатюрных устройств для обработки сигналов. Электромеханическое преобразование в УЛЗ на ПАВ осуществляется с помощью электродов, нанесенных на поверхность пластины, которая служит звукопроводом, в виде двухфазных эквидистантных или неэквидистантных решеток (рис. 2); их также называют “встречно-штыревыми”.

 

Схемы ультразвуковых линий задержки на поверхностных волнах с преобразователями в виде эквидистантных (а) и неэквидиситантных (б) решеток

 

 

Рис. 2

 

Ширина электродов и промежутков между ними в направлении распространения ПАВ обычно равна l/4, где l - длина ПАВ. Толщина электродов обычно не превышает 0.1 - 0.2 мкм. Пластина звукопровода вырезается из монокристалла пьезоэлектрического материала - кристаллического кварца, ниобата лития и др. или изготавливается из уплотненной пьезокерамики.

Время задержки в УЛЗ на ПАВ зависит от скорости распространения ПАВ и расстояния между решетками. Рабочая частота и полоса пропускания определяются структурой и размером решеток. Потери зависят от материала звукопровода и чистоты обработки его поверхности. Низкий уровень ложных сигналов достаточно просто достигается путем нанесения поглощающих покрытий на нерабочие поверхности звукопровода.

Существенное увеличение времени задержки возможно в т.н. спиральных и дисковых УЛЗ на ПАВ. Переменная УЛЗ на ПАВ обеспечивает плавное изменение времени задержки от 1 до 20 мкс на частотах 10 - 30 МГц. Многоотводные УЛЗ на ПАВ способны работать на частотах до 10МГц. Дисперсионные УЛЗ на ПАВ (получившие наибольшее распространение) позволяют осуществлять разнообразные преобразование и обработку сигналов (см. п. “Техническая реализация”).

Временные характеристики

Время инициации (log to от -10 до -2);

Время существования (log tc от -10 до 3);

Время деградации (log td от -10 до -2);

Время оптимального проявления (log tk от -1 до 1).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Механическое перемещение пары электродов

Техническая реализация достигается путем включения стендартной линии задержки в цепь импульсного сигнала, и осциллографического измерения полученного времени задержки импульса от входа до выхода линии задержки.

При этом следует учитывать особенности конкретно выбранного типа линии задержки. Например, в спиральных УЛЗ на ПАВ (рис. 3а) звукопровод (из ниобата лития) имеет две скругленные торцевые поверхности, поэтому траектория УЗ-вого пучка имеет вид спирали.

 

Схемы спиральной линии задержки

 

 

Рис. 3а

 

Задержка таких УЛЗ достигает 2000мкс на частотах 50 - 60 МГц. В дисковых УЛЗ (рис. 3б) увеличение акустического пути достигается многократной циркуляцией пучка вокруг замкнутой поверхности тонкого диска из монокристалла пьезоэлектрика.

 

Схемы  дисковой линии задержки

 

 

Рис. 3б

 

Переменная УЛЗ на ПАВ (рис.  4) реализуется механическим перемещением пары электродов 1 вдоль рабочей поверхности звукопровода 2. Задержка - от 1 до 20мкс, частоты - 10 - 30 МГц.

 

Переменная УЗЛ на ПАВ с перемещающейся парой электродов

 

 

Рис. 4

 

Применение эффекта

УЛЗ на ПАВ применяются в различных областях электронной техники: радиолокационная аппаратура, устройства связи, телевидение, вычислительная техника и др.

Литература

 1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.- С.400.

Ключевые слова

  • амплитуда
  • волна
  • задержка
  • звук
  • звукопровод
  • импульс
  • линия задержки
  • объемная волна
  • отражение
  • поверхностная волна
  • поглощение
  • преобразователь
  • пьезокерамика
  • сигнал
  • скорость
  • ультразвук
  • частота

Разделы областей техники и экономики:

Аналоговые вычислительные машины
Аппаратура для оптической связи в свободном пространстве
Аппаратура для световодной связи
Воздушный транспорт
Вооружение и военная техника
Гибридные вычислительные машины
Квантовая электроника
Космическая техника и ракетостроение
Космические системы для связи и навигации
Линии, сети и узлы связи
Медицинская техника
Медицинские технологии
Оптическая техника
Оптоэлектронная техника
Приборы для измерения акустических величин и характеристик
Приборы для измерения времени и частоты
Приборы для измерения механических величин
Приборы для измерения оптических и светотехнических величин и характеристик
Приборы для измерения электрических и магнитных величин
Приборы неразрушающего контроля изделий и материалов
Радиопередающие и радиоприемные устройства
Робототехника
СВЧ-техника
Телевизионная техника
Телекоммуникационные сети и аппаратура
Техника, используемая в геофизических исследованиях
Технологии и техника зашиты от шума, вибрации, электрических и магнитных полей и излучений
Технологии и техника разведки полезных ископаемых и геологических исследований
Трубопроводный транспорт
Устройства для записи и воспроизведения сигналов и информации
Электроакустическая, ультразвуковая и инфразвуковая техника
Электронная техника радиотехника
Элементы, узлы и устройства автоматики, телемеханики и вычислительной техники

Используемые естественнонаучные эффекты:

Полное название / (Краткое название)
Участок среды, ограниченный в одном или двух направлениях и служащий для передачи акустических волн (Волновод акустический)
Полное название / (Краткое название)

Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов:

1Акустика
1Механические колебания и волны

Формализованное описание Показать