|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Акустический фильтр пьезоэлектрический |
 | |
Анимация
Описание
Акустические фильтры (фильтры) на базе пьезоэлектрических преобразователей (ПП) служат для выделения или подавления сигнала в заданной полосе частот. Принцип действия ФПП основан на преобразовании подлежащего частотной фильтрации электрического сигнала в упругие объемные волны посредством пьезоэлектрического излучателя, их распространении в звукопроводе и обратном преобразовании акустического сигнала в электрический сигнал с помощью пьезоэлектрического приемника.
Звукопровод обычно состоит из соединенных друг с другом стержней резонаторов и элементов связи разного сечения. Существуют также фильтры кольцевого типа, в которых колебания происходят на радиальной моде.
Упругие характеристики, размеры и масса элементов фильтров должны быть подобраны так, чтобы вследствие комбинации резонансных частот преобразователей и звукопровода достигалась необходимая частотная характеристика фильтров.
Свойства ПП, используемых в качестве акустических фильтров, существенно зависят от величин их эффективных коэффициентов электромеханический связи Кэфф и механической добротности Qмех:
Кэфф2 = 1/(1 + Cэл /(n2·Cэкв));
Qмех = wm Mэкв /rмп,
где wm - резонансная циклическая частота ПП;
rмп - сопротивление трения;
Сэл и Сэкв - соответственно электрическая емкость заторможенного ПП и эквивалентная податливость (величина обратная эквивалентной упругости ПП);
n - коэффициент электромеханической трансформации;
Мэкв - эквивалентная масса.
При проектировании и расчете ФПП обычно пользуются эквивалентными схемами (рис. 1).
Эквивалентная схема электромеханических фильтров
Рис. 1
Обозначения:
A, B, C, D - элементы связи;
1, 2, 3 - резонаторы;
Т1, Т2 - преобразователи.
Элементами связи в них являются стержни (рис. 1, а), в которых возбуждаются продольные колебания. На рис. 2 показаны характеристики фильтров стержневого типа, состоящего из коротких стержней-резонаторов и тонких длинных стержней - элементов связи.
Характеристика затухания фильтра с резонаторами в виде коротких стержней
Рис. 2
Характеристики полосовых ФПП в сравнении с характеристиками фильтров других типов (электромеханических, на поверхностных акустических волнах (ПАВ)) приведены в таблице 1.
|
Таблица 1 |
||||
|
Тип Фильтра |
Средняя Частота, МГц |
Полоса Частот, МГц |
Ослабление сигнала в полосе пропускания, дБ |
Подавление Паразитных сигналов , дБ |
|
Полосовые электро-механические |
0.005 - 0.5 |
10-5 - 5 ·10-2 |
6 - 20 |
60 - 80 |
|
Полосовые пьезо-электрические |
0.1 - 100 |
3 · 10-2 - 0.3 |
1 - 10 |
30 - 80 |
|
Полосовые на ПАВ |
5 - 1000 |
0.05 - 100 |
6 - 60 |
20 - 60 |
|
Заграждающие на ПАВ |
20 - 30 |
0.5 - 5 |
6 - 40 |
40 - 70 |
Ключевые слова
Области техники и экономики
Используемые естественнонаучные эффекты
 | Резонанса механического эффект (Резонанса механического эффект) |
 | Возникновение электрической поляризации в анизотропных средах, обладающих определенной кристаллической структурой и симметрией при растяжении и сжатии в определенных направлениях (Пьезоэлектрический эффект) |
Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов
| 1 |  | Электромагнитные колебания и волны |
| 2 |  | Твердые тела |
| 1 |  | Акустика |
| 1 | | Механические колебания и волны |
| 1 | | Электрическая поляризация вещества |
Применение эффекта
Акустические фильтры находят широкое применение в различных системах связи - от радиовещания и телевидения до космической связи, радиолокации и др. Они используются для отфильтровывания нежелательных сигналов, поступающих в устройство, для интегрирования (накапливания) сигнала с определенными характеристиками, для изменения частотного спектра сигнала.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
При проектировании и расчете ФПП обычно пользуются эквивалентными схемами (рис. 1). Элементами связи в них являются стержни (рис. 1, а), в которых возбуждаются продольные колебания. На рис. 2 показаны характеристики Ф стержневого типа, состоящего из коротких стержней - резонаторов и тонких длинных стержней - элементов связи. Средняя частота такого Ф 172.9 кГц, ширина полосы 3.5 кГц.
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979.
2. Ультразвуковые преобразователи / Под ред. Е. Кикучи. - М.: Мир, 1972.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |