|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Ультразвуковые линии задержки на объемных волнах |
 | |
Анимация
Описание
Ультразвуковые линии задержки (УЛЗ) предназначены для задержки электрических сигналов на время от долей микросекунд до десятков миллисекунд. Их действие основано на использовании упругих волн. Задержка в УЛЗ обусловлена относительно малой скоростью распространения упругих волн в звукопроводе (примерно в 105 раз меньше скорости распространения электромагнитных волн). УЛЗ состоят из трех основных элементов (рис. 1, a): 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.
Схемы включения ультразвуковых линий задержки, работающих "на проход" (a) и "на отражение" (b)
Рис. 1
Обозначения:
1 и 2 - преобразователи;
3 - звукопровод.
В зависимости от характера включения УЛЗ могут работать “на проход” (рис. 1, а) или “на отражение” (рис. 1, b), причем во втором случае один и тот же преобразователь выполняет функции как излучателя, так и приемника ультразвука (УЗ).
Для электромеханического преобразования сигнала в УЛЗ используют в основном пьезоэлектрические, реже магнитострикционные преобразователи (см. описания ФЭ “Прямой (обратный) пьезоэффект”, “Магнитострикция”). Звукопроводом в УЛЗ служит твердая среда, в которой упругие волны распространяются с относительно малыми потерями (см. описания ФЭ “Поглощение звука”, “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.
В УЛЗ на объемных волнах акустическая энергия локализуется по всему сечению звукопровода, размеры которого существенно превышают длину волны. Звукопроводы для таких УЛЗ изготавливаются из плавленого кварца, магниевого сплава, специального стекла, монокристаллов кварца и солей NaCl, KCl и др. Увеличение времени задержки в пределах заданного размера звукопровода достигается за счет многократных отражений УЗ-вого пучка от границ звукопровод-воздух на пути от входа до выхода УЛЗ (рис. 2).
Направления распространения УЗ-вого пучка в УЗЛ с звукопроводами различной формы: a - многоугольной; b - прямоугольной с малыми углами отражения; c - прямоугольной с углами отражения 450; d - "двухэтажной"
Рис. 2
Ключевые слова
Области техники и экономики
Используемые естественнонаучные эффекты
Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов
| 1 | | Акустика |
| 1 |  | Механические колебания и волны |
| 1 |  | Электрическая поляризация вещества |
| 1 |  | Твердые тела |
Применение эффекта
Калибрационные УЛЗ на объемных волнах, включаемые на отражение (см. рис. 2), дают на выходе последовательность равноотстоящих друг от друга задержанных сигналов при подаче на вход одиночного импульса. Применяют для контроля параметров радиолокационной аппаратуры.
Многоотводные УЛЗ имеют несколько выходов при одном общем входе (рис. 3).
Примеры конструкций многоотводных УЗЛ на продольных волнах
Рис. 3
Используются в качестве согласованных фильтров.
Переменные УЛЗ на объемных волнах (рис. 4) с плавно меняющейся задержкой применяют в измерительной аппаратуре.
Конструкции переменных УЗЛ на объемных волнах
Рис. 4
Дисперсионные УЛЗ, у которых время задержки зависит от частоты (рис. 5), входят в состав устройств формирования и сжатия сигналов с частотной модуляцией.
Дисперсионные УЗЛ: a - перпендикулярно-дифракционная; b - клиновая
Рис. 5
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Техническая реализация достигается путем включения стандартной линии задержки в цепь импульсного электрического сигнала, и осциллографического измерения полученного времени задержки импульса от входа до выхода линии задержки.
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.- С.400.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |