загрузка...
загрузка...
На головну

Пристрій і принцип роботи ПАР -перетворювачі

| наступна стаття ==>

Акустичні хвилі можуть існувати як у твердій, так в рідкому і газоподібному середовищах, причому в техніці широко використовуються акустичні хвилі в усіх типах матеріальних середовищ.

Акустична хвиля в твердому тілі є деяке обурення, пов'язане з деформацією матеріалу. При зміщенні атомів з положення рівноваги виникає внутрішня пружні сили, які прагнуть повернути їх у вихідне положення. Завдяки взаємному впливу атомів один на одного зміщення одного атома з вузла кристалічної решітки викликає зміщення сусідніх. Таким чином, виникає обурення поширюється усередині твердого тіла.

У більшості матеріалів повертають сили пропорційні ступеня деформації за умови, що вони незначні. Матеріал в цьому випадку називають пружним, а хвилі в такому матеріалі - пружними хвилями або акустичними. В ідеально пружному тілі акустичні хвилі можуть поширюватися без загасання.

Найпростішим типом хвилі є плоскі хвилі. Такі хвилі можуть існувати тільки в нескінченній однорідному середовищі. У деяких випадках і для деяких типів хвиль буває допустимо розглядати поширення хвилі в середовищі обмежених розмірів як в необмеженої (якщо а >>, Де а - мінімальний розмір тіла).

Існує два типи плоских хвиль:

· Поздовжні хвилі, в яких вузли кристалічної решітки коливаються вздовж напрямку поширення;

· Поперечні хвилі, в яких вузли кристалічної решітки коливаються в площині, перпендикулярній до напрямку поширення.

Якщо середовище, в якій поширюється хвиля, обмежена, то в такому середовищі можуть розповсюджуватися хвилі, локалізовані поблизу поверхні або поверхневі хвилі. В обмеженому твердому тілі можуть поширюватися кілька типів поверхневих хвиль, властивості яких істотно залежать від граничних умов.

Одним з типів поверхневих хвиль є релєєвського хвилі. Амплітуда цих хвиль експоненціально убуває з глибиною так, що 90% переносної енергії зосереджено в шарі глибиною ~. Явище поширення поверхневих хвиль було вперше описано лордом Релея в 1885 році. В даний час поверхневі хвилі представляють найбільший інтерес для практичного використання.

На характер коливань у поверхневій хвилі впливають умови на поверхні. Так, якщо поверхня неметалізованим, то нормальні компоненти тензора напружень дорівнюють нулю, а нормальна компонента вектора електричного зміщення неперервна.

У разі металізованої поверхні металом, які не мають, механічного навантаження (нескінченно малої товщини), нормальні компоненти тензора механічних напружень дорівнюють нулю, дотичні компоненти електричного поля на поверхні у відсутності електричного струму дорівнюють нулю, а при наявності вільних зарядів на поверхні нормальний компонент вектора електричного зміщення зазнає розрив, рівний поверхневої густини заряду.

Наведені вище граничні умови визначають структуру і тип поверхневих хвиль, поширення яких можливо в середовищі.

Крім релєєвського хвиль, що мають вертикальну поляризацію, активно використовуються в даний час в АЕУ поверхневі хвилі з переважно горизонтальною поляризацією вектора механічного зсуву; випливають хвилі, що мають комплексну постійну поширення навіть в середовищі без втрат, і ін.

Як об'ємні, так і поверхневі хвилі набули широкого поширення в цілому ряді пристроїв завдяки значно меншій швидкості поширення їх в твердому тілі (~м / с) в порівнянні з електромагнітними хвилями в діелектричних структурах (3 ·м / c?). Ця обставина дозволяє істотно зменшити розміри пристроїв і виконати їх в інтегральному виконанні. Крім того, ці хвилі є бездісперсіоннимі (т. Е. У них відсутня залежність швидкості від частоти коливань) і вони мають невелике загасання аж до надвисоких частот.

Практичне використання поверхневих акустичних хвиль (ПАР) почалося в середині 60-х років в фільтрах для аналогової обробки сигналів, коли були запропоновані і реалізовані пристрої для їхнього порушення - встречноштиревие перетворювачі (ВШП).

Пізніше пристрої на поверхневих акустичних хвилях (ПАР) знайшли застосування в якості фільтрів проміжної частоти телевізійних приймачів. Потім, в радарах знайшли застосування дисперсійні лінії затримки в якості пристроїв для формування і стиснення лінейночастотномодулірованних (ЛЧМ) сигналів. Завдяки невеликим габаритам і вазі при високій надійності область використання пристроїв на ПАР стала швидко розширюватися.

Крім поверхневих хвиль, що мають вертикальну поляризацію вектора механічного зміщення (релєєвського), широкого поширення набули також пристрої на ПАР, що використовують ПАР з горизонтальною поляризацією вектора механічного зміщення (STW), а також випливають, приповерхневих і об'ємні акустичні хвилі.

В даний час існує велика кількість акустоелектронних пристроїв різного типу. Серед них можна виділити елементарні, на основі яких будуються більш складні пристрої.

До елементарним АЕУ відносяться:

· Бездісперсіонние лінії затримки (з лінійною залежністю фази затриманого сигналу від частоти);

· Дисперсійні лінії затримки (з квадратичною залежністю фази затриманого сигналу від частоти);

· Багатовідвідні лінії затримки з кодуванням по фазі затриманих сигналів;

· Резонатори на основі різного типу поверхневих і об'ємних хвиль;

· Фільтри різного типу, в тому числі трансверсального, а також на основі резонаторів, що використовують різні типи поверхневих і об'ємних хвиль.

Елементарні АЕУ широко використовуються в різного роду компонентах радіотехнічних систем. Серед таких компонентів можна виділити наступні:

· Датчики різних фізичних величин (тиску, крутного моменту і т. Д.);

· Борін фільтри або банки фільтрів - пристрої частотного поділу каналів, що мають, як правило, один вхід і від двох до 40 виходів;

· Пристрої формування і стиснення сигналів з різними типами частотної модуляції;

· Пристрої формування і стиснення фазокодоманіпулірованних (ФКМ) сигналів;

· Вхідні фільтри радіоприймальних пристроїв, фільтри тракту проміжної частоти (ПЧ) радіоприймальних і радіопередавальних пристроїв (наприклад, мобільного зв'язку);

· Аналізатори спектра радіосигналів;

· Корелятори, в тому числі корелятори з пам'яттю;

· Генератори високостабільних сигналів на основі резонаторів на поверхневих і об'ємних акустичних хвилях;

· Пристрої калібрування по дальності і контролю енергопотенціалу;

· Дуплексери, суматори, розгалужувачі, фазовращатели, атенюатори.

Перераховані вище пристрої використовують поверхневі або об'ємні акустичні хвилі, що поширюються в твердому пружному тілі. Середовище поширення пружних хвиль не завжди має п'єзоелектричні властивості. Разом з тим п'єзоефект необхідний для збудження акустичних хвиль. Тому, в разі використання непьезоелектріческого матеріалу, збудження акустичних хвиль здійснюється за допомогою перетворювача, що складається з електродів і п'єзоелектричного шару. В цьому випадку для ефективної передачі возбуждаемой хвилі перетворювач повинен мати хороший акустичний контакт з непьезоелектріческой середовищем поширення акустичної хвилі.

Частотний діапазон пристроїв на поверхневих акустичних хвилях становить від 10 МГц до 2 ГГц (в лабораторних зразках до 5 ГГц), а пристроїв на об'ємних акустичних хвилях досягає 12 ГГц.

| наступна стаття ==>

Читайте також:

механорецептори

Архітектура Кантільоверниє датчиків і системи контролю за становищем консолей

електромеханічна пам'ять

ОСНОВНІ ТИПИ акустоелектронні ПРИСТРОЇВ Лінії затримки

MEMS-дисплеї

Приклади застосувань ССМ-77

Явище магнітного резонансу використовується для виявлення і вимірювання електричних і магнітних взаємодій електронів і ядер в макроскопічних кількостях речовини. Це явище обумовлене парамагнітної орієнтацією електронного і ядерного струмів зовн

розгортається пристрої

Фізичні основи акустооптичних пристроїв акустооптика -

Обробка інформації в перемикальних ядрах і провідних шляхах сенсорної системи. Латеральне гальмування.

Використання наночастинок для дослідження біооб'єктів

ефект Штарка

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua