Приемники ультразвука.

В качестве приемников ультразвука на низких и средних частотах чаще всего применяют электроакустические преобразователи пьезоэлектрического типа. Такие приемники позволяют воспроизводить форму акустического сигнала, т.е. временную зависимость звукового давления. В зависимости от условий применения приемники делают либо резонансными, либо широкополосными. Интенсивность и звуковое давление можно оценивать и оптическими методами, например, по дифракции света на УЗ волнах.

Ультразвуковые преобразователи нашли многообразные области применения: ультразвуковая очистка различных деталей и газа; механическая обработка сверхтвердых и хрупких материалов; ультразвуковая сварка; ультразвуковая пайка и лужение; ускорение производственных процессов; ультразвуковая дефектоскопия; в медицине.

Довольно широкое применение ультразвуковые преобразователи нашли в радиоэлектронике.

В радиоэлектронике часто возникает необходимость задержать один электрический сигнал относительно другого. Удачное решение нашли ученые, предложив ультразвуковые линии задержки (УЛЗ). Действие их основано на преобразовании электрических импульсов в импульсы УЗ механических колебаний, скорость распространения которых значительно меньше скорости распространения электромагнитных колебаний. После обратного преобразования механических колебаний в электрические импульс напряжения на выходе линии будет задержан относительно входного импульса.

Для преобразования электрических колебаний в механические и обратно используют магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи. Соответственно этому УЛЗ подразделяются на магнитострикционные и пьезоэлектрические.

Магнитострикционная УЛЗ состоит из входного и выходного преобразователей, магнитов, звукопровода и поглотителей.

Входной преобразователь состоит из катушки, по которой протекает ток входного сигнала, участка звукопровода из магнитострикционного материала, в котором возникают механические колебания УЗ частоты, и магнита, создающего постоянное подмагничивание зоны преобразования. Выходной преобразователь по устройству почти не отличается от входного.

Звукопровод представляет собой стержень из магнитострикционного материала, в котором возбуждаются УЗ колебания, распространяющиеся со скоростью примерно 5000 м/с. Для задержки импульса, например, на 100 мкс длина звукопровода должна быть около 43 см. Магнит нужен для создания начальной магнитной индукции и подмаг- ничивания зоны преобразования.

Поглотители для уменьшения уровня паразитных отраженных сигналов располагаются на обоих концах звукопровода.

Принцип действия магнитострикционной линии задержки основан на изменении размеров ферромагнитных материалов под воздействием магнитного поля. Механическое возмущение, вызванное магнитным полем катушки входного преобразователя, передается по звукопроводу и, дойдя до катушки выходного преобразователя, наводит в ней ЭДС.

Пьезоэлектрические УЛЗ устроены следующим образом. На пути электрического сигнала ставят пьезоэлектрический преобразователь (пластинку кварца), который жестко соединен с металлическим стержнем (звукопроводом). Ко второму концу стержня прикреплен второй пьезоэлектрический преобразователь. Сигнал, подойдя к входному преобразователю, вызывает механические колебания УЗ частоты, которые затем распространяются в звукопроводе. Достигнув второго преобразователя, УЗ колебания вновь преобразуются в электрические. Но поскольку скорость распространения УЗ в звукопроводе значительно меньше скорости распространения электрического сигнала, сигнал, на пути которого был звукопровод, отстает от другого на величину, равную разности скорости распространения УЗ и электромагнитных сигналов на определенном участке.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >