Введення До лінійним пасивним акустоелектронні пристроїв відносять пристрої частотної фільтрації (фільтри), акустичні лінії затримки, узгоджені (оптимальні) фільтри, або дисперсійні лінії затримки, що кодують і декодуючі устройства.Наібольшее поширення набули акустичні фільтри (п'єзоелектричні, електромеханічні, фільтри на об'ємних хвилях і ПАР ). Вони застосовуються в різних системах зв'язку від радіомовлення та телебачення до космічного зв'язку і радіолокації для виділення корисного сигналу на тлі перешкод, для інтегрування (накопичення) сигналу з певними характеристиками, для зміни частотного спектра сигналу.
Акустичні лінії затримки виготовляються на часи затримки від декількох нс до десятків мс з робочими частотами від декількох МГц до декількох ГГц. Дисперсійні лінії затримки, в яких час затримки залежить від частоти, застосовуються в якості оптимальних фільтрів для обробки лінійно частотно-модульованих сігналов.Включеніе активних елементів в акустичні лінії затримки дозволяє посилювати акустичні сигнали і перетворює їх в активні пристрої.
Посилення УЗ-сигналу може здійснюватися надзвуковим дрейфом носіїв. Режим посилення при певних умовах може бути переведений в режим генерації УЗ-волни.Етот ефект використовується для створення акустоелектронних генераторів монохроматичних сигналів і сигналів зі складним спектром. 1. Технічні параметри ліній затримки на ПАР Основні параметри ліній затримки на ПАР - внесене згасання, вхідний і вихідний опір, частотна вибірковість, смуга частот, що пропускаються.
Всі ці параметри залежать головним чином від пристрою ВШП. Важливою проблемою при створенні високоефективних акустоелектронних компонентів є зменшення внесеного загасання шляхом раціонального конструювання ВШП. Необхідно також, щоб перетворення електричних сигналів в акустичні і назад відбувалося в заданій смузі частот.
Це особливо важливо широкосмугових ліній затримки. Геометричні розміри і форма вхідного ВШП визначають ефективність перетворення електричного сигналу в акустичну хвилю. Для кожної частоти найбільш ефективне перетворення виходить за певних розмірах ВШП. Число штирів ВШП визначає відносну смугу частот, що пропускаються. Сама широка смуга буде при ВШП, що складається з двох штирів. Чим більше штирів, тим менше ширина смуги пропусканія.Работа перетворювачів на ПАР погіршується через різні вторинних явищ, до яких, наприклад, відноситься відображення хвиль від кордонів електродів.
Це відображення - головна причина спотворень вихідного сигналу і погіршення параметрів приладу. Шкідливим слід також вважати пряме проходження електричного сигналу з входу на вихід і передачу сигналу об'ємної акустичної хвилею. При зниженні загасання і зменшенні відображень за рахунок особливих конструкцій ВШП досягається односпрямована передача.Лініі затримки на ПАР зазвичай вносять загасання 0,5-1,5 дБ. Верхня частота, на якій працюють такі лінії, досягає 2 ГГц. Відносна смуга пропускання може бути дуже різною: від часток відсотка до 100%. Тривалість затримки в залежності від відстані між ВШП і від конструкції складає одиниці-сотні мікросекунд.
Затримка може бути фіксованою або регуліруемой.На торці звукопровода зазвичай наносять звукопоглинаючі покриття, щоб зменшити відображення хвиль. Динамічний діапазон ліній затримки 80-120 дБ. Для хорошої роботи лінії затримки важлива температурна стабільність її параметрів.
Температурний коефіцієнт затримки (ТКЗ), близький до нуля, отримують, або застосовуючи спеціальний матеріал для звукопровода (наприклад, кремній з домішками фосфору), або роблячи звукопровод з двох частин, що мають ТКЗ різного знака, що створює взаємну компенсацію.Діапазон робочих температур ліній затримки становить десятки градусів. Для збільшення часу затримки шлях хвилі роблять у вигляді ламаної лінії, або з'єднують послідовно кілька ліній затримки.
Регульовані лінії затримки мають кілька ВШП, розташованих на різних відстанях. Включаючи той чи інший ВШП, можна змінювати час задержкі.В побутової РЕА лінії затримки на ПАР використовують для затримки сигналу кольоровості у телевізійних приймачах (рис.1). Рис.1 - Лінії затримки сигналу кольоровості у телевізійних приймачах Умовне позначення типу лінії затримки складається з трьох елементів: ПЕРШИЙ ЕЛЕМЕНТ - три (чотири) літери. "УЛЗ" - ультразвукова лінія затримки; "ЛЗЯ" - лінія затримки яркостная; "ЛЗЯС" - лінія затримки сигналу яскравості.
ДРУГИЙ ЕЛЕМЕНТ - дві (три) цифри, що означають час затримки в мкс. ТРЕТІЙ ЕЛЕМЕНТ - цифра (кілька цифр): для УЛЗ - порядковий номер розробки; а для ЛЗЯ (ЛЗЯС) - хвильовий опір в Омах. Для позначення ліній затримки зарубіжні фірми застосовують власну маркіровку.Фірма "PHILIPS" позначає двома буквами "DL" (delay lines), що означає "лінія затримки "І двома (трьома) цифрами, що вказують на порядковий номер розробки.
Якщо змінити напрямок деформації, тобто Чи не стискайте, а розтягувати п'єзоелектрик, то заряди на гранях змінять знак на зворотний.
Акустоелектроніка - порівняно нова галузь електроніки, присвячена теорії та практиці створення пристроїв, заснованих на акустоелектронні взаємодії і службовців для перетворення і обробки сигналів.
Це можуть бути перетворення тимчасові (наприклад, затримка сигналів або зміна їх тривалості), частотні і фазові (наприклад, перетворення частоти і спектра, фазовий зсув), амплітудні (посилення і модуляція), такі складні перетворення, як кодування і декодування, інтегрування і т . п. У ряді випадків акустоелектронні методи більш зручніше звичайних, чисто електронних, а іноді навіть єдино придатні.
На основі акустоелектронні взаємодії можуть бути створені пасивні пристрої, наприклад лінії затримки, фільтри, і активні - підсилювачі, генератори, модулятори і ін. Принцип пристрою лінії затримки на ПАР Найбільш широке застосування отримують акустоелектронні прилади на ПАР. До них відносяться лінії затримки, смугові фільтри, резонатори, різні датчики т. П. Принцип пристрою таких приладів показаний на рис. 2. Рис. 2 - Принцип пристрою електронного приладу на ПАР Як звукопровода 1 зазвичай застосовується пластина, або стрижень, або провід з п'єзоелектричного матеріалу (наприклад, ніобат літію LiNbO3, пьезокварц SiO2, германат вісмуту Bi12GeO20, п'єзокераміка) з ретельно відполірованою поверхнею, на якій розташовані електромеханічні перетворювачі : вхідний 2 і вихідний 3. Ці перетворювачі зазвичай виконуються у вигляді гребінчастих електродів з тонкої металевої плівки товщиною 0,1-0,5 мкм. Їх називають зустрічно-штирові перетворювачами (ВШП). До вхідного ВШП підключено джерело електричного сигналу, і в звукопроводе виникає ПАР. А в вихідному перетворювачі, до якого підключена навантаження, виникає електричний сигнал. Краї на обох кінцях пластинки спотворюються або навантажуються абсорбційної гумою для придушення відображення в напрямку поширення первинної хвилі.
Якщо на одну з систем ВШП подається високочастотна напруга, то на поверхні пластинки за рахунок зворотного п'єзоефекту генерується поверхнево-акустична хвиля.
Ця хвиля потім поширюється вздовж поверхні пластинки до тих пір, поки не потрапить на іншу систему ВШП, де вона перетвориться назад в високочастотну напругу. Час затримки між вхідним і вихідним електричними сигналами визначається за формулою. де l - середня відстань між системами ВШП, V - швидкість поширення поверхнево-акустичної хвилі.
Максимальна акустоелектричних взаємодія систем ВШП має місце при характеристичної частоті. яка визначається наступним співвідношенням. де h - крок ВШП. Фізика ПАР. Поверхневі акустичні хвилі (ПАР), пружні хвилі, що поширюються уздовж вільної поверхні твердого тіла або уздовж кордону твердого тіла з іншими середовищами і затухаючі при видаленні від кордонів.
ПАР бувають двох типів: з вертикальною поляризацією, у яких вектор коливального зміщення частинок середовища розташований в площині, перпендикулярній до кордону (вертикальна площина), і з горизонтальною поляризацією, у яких вектор зміщення частинок середовища паралельний кордоні і перпендикулярний до напрямку поширення хвилі.
Найпростішим і найбільш часто зустрічається на практиці ПАР з вертикальною поляризацією є Релея хвилі, що поширюються уздовж межі твердого тіла з вакуумом або досить розрядженою газовим середовищем.
Фазова швидкість хвиль Релея cR = 0,9 ct; де ct - фазова швидкість плоскої поперечної хвилі.
У простому випадку ізотропного твердого тіла ця хвиля містить подовжню і поперечну компоненти, зсунуті по фазі на * / 2 і лежать в площині, яка визначається хвильовим вектором і нормаллю до поверхні. Таким чином, в загальному випадку релєєвського хвиля є еліптично поляризованої.
Товщина шару речовини, що приводиться в рух хвилею Релея складає величину порядку довжини хвилі *. Ширина електродів і проміжків між ними в напрямку поширення ПАР зазвичай дорівнює * / 4, де * - довжина ПАР. Товщина електродів зазвичай не перевищує 0.1 - 0.2 мкм. Метод збудження і прийому ПАР за допомогою ВШП. Лінія затримки на поверхневих акустичних хвилях (ПАР) (рис. 2) є твердотілим функціональним пристроєм і являє собою підкладку з пьезоелектрика 1, на поверхню якої методом фотолітографії наносяться системи струмопровідних елементів.
Одна з таких систем - випромінюючий перетворювач ПАР 2 - підключається до джерела вхідного сигналу, інша - приймальний перетворювач ПАР 3 - до навантаження.
Під дією високочастотного електричного напруги джерела сигналу в зазорах між суміжними електродами випромінюючого перетворювача виникає змінне електричне поле, яке внаслідок п'єзоефекту матеріалу підкладки викликає механічні коливання в її поверхневому шарі. Ці коливання поширюються в тонкому приповерхневому шарі підкладки в напрямках, перпендикулярних електродів у вигляді поверхневих акустичних хвиль. Між суміжними електродами приймального перетворювача внаслідок зворотного п'єзоефекту механічні коливання ПАР зумовлюють появу електричної напруги, яке і є вихідним сигналом.
З метою усунення небажаних відображень ПАР від торців підкладки, а також з метою ослаблення інших типів акустичних хвиль, які можуть бути порушені випромінюють перетворювачем ПАР, все неробочі межі і її торці покриваються спеціальним звукопоглинальним покриттям. Схеми ультразвукових ліній затримки.
Схема включення ліній затримки на ПАР, що працюють "на прохід". Мал. 3. 1 і 2 - перетворювачі; 3 - звукопровод.В залежності від характеру включення ліній затримки на ПАР можуть працювати "на прохід" (рис. 3) або "на відображення" (рис. 4), причому в другому випадку один і той же перетворювач виконує функції як випромінювача, так і приймача ультразвуку (УЗ). Схема включення затримки на ПАР, що працюють "на відображення". Мал. 4 Для електромеханічного перетворення сигналу в лініях затримки на ПАР використовують в основному п'єзоелектричні, рідше магнітострикційні перетворювачі.
Звукопровода в лінії затримки на ПАР служить тверда середовище, в якому пружні хвилі поширюються з відносно малими потерямі.Схема ліній затримки на ПАР з перетворювачами у вигляді еквідистантних (а) і нееквідістантних (б) решіток.
Обчислимо відстань між ВШП: l = t * v; l = 3290 * 0.00002 = 0,0658 м l = 65.8 мм Розрахуємо крок ВШП. яка визначається наступним співвідношенням. де h - крок ВШП h = v / = 3290/70 = 0,00047 м = 0.47 мм Висновок Будь-яке акустоелектронні пристрій складається з найпростіших елементів - електроакустичних перетворювачів і звукопроводу.
Крім того, застосовуються відбивачі, резонатори, многополосковие електродні структури, акустичні хвилеводи, концентратори енергії та фокусують пристрої, а також активні, нелінійні і керуючі елементи.Для збудження і прийому об'ємних хвиль в акустоелектроніці використовуються п'єзоелектричні перетворювачі: п'єзоелектричні пластинки (на частотах до 100 МГц ), пьезополупроводніковие перетворювачі з замикаючим або дифузійним шаром (в діапазоні частот 50-300 МГц), плівкові перетворювачі (на частотах вище 100 МГц). Гіперзвукові хвилі часто порушуються з поверхні п'єзоелектричного звукопровода, торець якого для цих цілей поміщають в зазор НВЧ-резонатора або замедляющую СВЧ-систему.
Для збудження і прийому ПАР використовуються головним чином зустрічно-штирові перетворювачі, що представляють собою періодичну структуру металевих електродів, нанесених на п'єзоелектричний кристал.
Ще реферати, курсові, дипломні роботи на цю тему:
Опис сумішей поверхнево-активних речовин (ПАР) з родинними полярними групами без урахування сумарного взаємодії
Однак використання рівняння може призводити до помилкових результатів, якщо представляти як частку ПАР в системі в цілому: де Ci і Сг - молярні ... З урахуванням уявлень про міцеллообразованія рівняння можна надати фізичний ... Можна показати, що якщо х характеризує склад розчину, вираз для KKM суміші можна записати в такий спосіб: ...
Залежність типу і розміру міцел від концентрації ПАР
У цьому випадку відбуваються помітні зміни самоорганізованих структур. 3. ПАР погано розчиняється у воді. В цьому випадку відбувається фазовий поділ ... У будь-якому випадку нова фаза, що виділяється при концентраціях вище насичення, ... Залежність відносної в'язкості розчинів ПАР від об'ємної частки сферичних міцел. Криві відповідають ...
Проект лінії по виробництву морквяно-яблучного соку для дитячого харчування
Значення напоїв у харчуванні людини загальновідомо. Воно пов'язане насамперед з харчовою і біологічною цінністю цих продуктів. Напої є ... Поряд з цим, на думку значної частини населення, багатьох фахівців з ... Виробництво соків одна з найбільш швидко розвиваються галузей плодоовочевої промисловості як в нашій країні, так ...
Основні принципи побудови методики вивчення стохастичної лінії в курсі математики основної школи
Зараз без досить розвинених уявлень про випадкові події та їх ймовірності, без хорошого уявлення про те, що явища і процеси, з ... Суспільство все глибше починає вивчати себе і прагнути зробити прогнози про себе ... Як відомо, сучасна концепція шкільної математичної освіти орієнтована, перш за все , на облік ...
Хочете отримувати на електронну пошту найсвіжіші новини?
