Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Особый интерес представляет электронное поглощение УЗ в пьозоэлектрич, полупроводниках (Сг)Э, СдЯе, Улгй), в к-рых из-за сильного АЭВ оно значительно дазгге прп сравнительно низких частотах и комнатных темп-рах. Прн этом становитсн заметной и дисперсия скорости УЗ, вызвавная АЭВ. Коэфф. электронного поглощения УЗ при низких частотах: а, 2, [азхз ( ~~~* ~в,)' ' а дисперсия скорости; ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ЗВУКОВЪ|Х ПОЛЗИ (со — скорость звука в отсутствии взаимодействия, Кз — коэфф. злектомеханич. связи, шо — т.
н. дифузиовная частота). Частотные зависимости электронного поглощения и дисперсии скорости зерна в пьезополупроводниках (рис. 5) можно интерпретировать как зависимости от проводимости при постоянной частоте, ПОСКОЛЬКУ Шс ---. Огг. ЭЛЕКтРОВНОЕ ПО- глощение УЗ экспериментально легко наблюдать в фотопроводящих пьезополупроводниковых кристаллах, таких, как Сйб, где проводимость сильно изменяется при освещении. Так, на частотах 20 — 30 МГц коэфф.
электронного поглощения возрастает примерно на 60 дБ при изиенении удельного сопротивления кристалла от — 10г Ом см (з темноте) до 10' Ои см (при освещении). Исследование электронного поглощения и пьезополупроводниках представляет большой интерес для целей создания усилителей УЗ. Электроннаи акустическан нелинейность.При сравнительно больших амплитудах и при значительном АЭВ, к-рое имеет место в пьезоцолупроводниках, взаи- 1,0 И 0,8 й 08 е 0,4 0,2 '3 1,0 0,5 0 02 1,О 10 100 1ог ы,гыз Рис.
5. Электронное аатухание 1 и диспер. сня скорости г уньтрааэука е пьезополупроеодниеозом кристалле э эаэиспмостн от отношенин ы)нм е, н от — гноростн гауза прн очень малых и очень больших частотах. модействие УЗ с электронами становится нелинейным и возникает ряд новых эффектов. Так, УЗ-вая волна большой амплитуды при распространении по пьеаополупроводниковолту кристаллу искажается, что приводит к появлению акустич. гармоник (см. Нели!!ей!!ее взаимодействие). УЗ-вая волна в пьезополупроводнике при АЭВ вызывает не только появление тока с частотой УЗ, но и появление составляющих тока с нулевой частотой (акустовлектрич.
ток — см. Анугтоглектричесдзй эффект) и С удвоенной частотой. Ток с удвоенной частотой приводит к появлению злектрич. поля с удвоенной частотой и благодаря пьезоэффекту — к появлению второй акустич. гармоники. Ири этол! амплитуда второй гармоники УЗ зависит от проводимости кристалла, т. е. концентрации электронов н (рис. 6). Электронная акустцч. 10 О 8 7 чб 5 4 3 2 1 ю'з л 1О" 1О.з Рос.
О. Амплитуда зтороэ анустичесноа гармоники А, е сернистом надмии э ззнисимостн от концентрации электронов е,. нелинейность ограничивает усиление УЗ и играет существенную роль ири генерации акустнч. шумов в пьезополупроводниках. В последнее времн электронная акустич. нелинейность начинает находить применение в нек-рых УЗ-вых корреляционных устройствах длн выполнения операции свертки сигналов (см. Аирстоглентромика).
Литл Пусто еоат В. И., «Успехи фнз. науке, 1050, т. Сц з. 2, с. 251 — ООО; т р у о л л Р, Э .э ь б а у м Ч. П и н Б., Ультразвуковые методы э Физике твердого тела, пер. с англ., М., 1072; Г у р е э и ч В. Л., ефизннд и техника полупроаодннкое», 1 О08, т. 2, с. ! 557 †; Г у л е е е Ю. В., етизниа тэерпого тслаз, 1ШО, т. 12, э. 2, о. 4 15 †.28.
В. Е. Ломов. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ЗВУКОВЫХ ПОЛЕЙ вЂ” методы получения видимой картины распределенив величин, характеризующих звуковое поле. В. з. п. широко применяется для изучения полей сложной формы, для целей дефехтоснопии и медицинской диагностики, а также для виауалиаации акустнч. изображений предметов, получаемых либо с помощью акустич. фокусирующих систем, либо методами акустич.
голографии. В зависимости от характера используемого аффекта все методм В. з. п. могут быть раабиты на три основные группы. 1) Методы, в к-рых испольауются основные параметры звуко- визуллизлция знкконых полня ваго поля: звуковое давление, квлвбатвльнвв смещении частиц, переменная плотность среды, 2) Методы, основанные иа квадратичных эффектах в авуковом поле — деформации водной поверхности под действием нвндврвмвторных сил, акустических азвчвний, ва аффекте Рзлвл дивка.
3) Методы, использующие вторичные эффекты, возникающие при распространении звуковых волн достаточной интенсивности в жидкости; тепловые эффекты, ускорение процессов дкффуапи, непосредственное воздействие УЗ ва фотослой, дегазация жидкости, акусткч. навитацил.
Сюда же можно отнести эффекты гашения и воабужденпн люминесценции, изменение цвета красителей и т. д. В методах первой группы длн получения картины распределения звукового давления используются рааличные технич. приемы. Самый распространенный — сканирование исследуемого поля минватюрным приемником звукового давления.
Электрич, сигнал с такого приемника после необходимого усиления преобразуется в световой, напр. с помощью электрич. лампочки пли путем модуляции яркости луча электроннолучевой трубки. Способ сканирования одиночным приемником может быть использован в том случае, когда исследуемое акустич. поле представляет собой стоячую волну кли сумму стоячих волн. Для визуалнзации поля бегущей нолны необходимо иметь набор (мозаику) приемников, быстро переключаемых с помощью электронного устройства.
Можно искусственно создавать поле стоячих волн, обеспечивая интерференцию всследуемого поля с нек-рой опорной акустнч. волной нли электрвч. сигналом той же частоты. Этот прием, составляющий основу ыетодов акустич. голографии, широко используется для В. з. и. Методы мехавич, сканирования обычно применяют в ниакочастотных диапазонах — до 100 кГц. В этой области частот трудно создать многоэлементную приемную систему. В диапааоне частот от 100 кГц до нескольких десятков МГц наибольшее распространение получили электронные методы сканированин мозаики пьеаопрнемнинов; вместо мозаики часто применяют сплошную пьеэопластину с сек- ционированным электродом на внутренней (тыльной) стороне.
Одним из таких устройств является электронно-акустич. преобразователь, применяемый, в частности, в звуковизоре. Принцип его работы ааключается в том, что с помощькз пьезоэффекта картина падающего авукового полн преобразуется в соответствующии злектрич. потенциальный рельеф на внутренней стороне приемного элемовта. Затем этот рельеф считывается тонким электронным лучом и далее средствами телевизионной техники преобразуется в видимое оптич. изображение. Если впереди приемного элемента установить акустич. линау так, чтобы ее плоскость изображения совпала с плоскостью приемников, то получится устройство авуковиденнн — акуьтнч, аналог телевизионной передающей трубки, позволяющее получить видимое иаображенке предмета, сформированное с помощью акустич. волн (рис.
Изменение плотности броды в звуковом поле приводит к соответствующему изменению показателя проломления длн световых лучей, проходнщих череа этот участок среды. В результате световой поток окааывается промодулированным по фазе, причем характер модуляции определяотся в конечном счете характером нзменония авукового давления в среде. Визуализировать эти фазовые кзменения можно разныин приемамиз теневмм методом (метод Тендера), ыетодом фазового контраста, голографич, методом и методом дифракции света на ультразвуке. Широко распространен метод Теплера, в к-ром используется явление рефракции световой волны при прохождении среды с переменным показа- Рнс. С Изображение «нстн руки, полученное г помощью электронно-акустического нресбразовзтслн, сеэмещеннаго с анустнчвскея лннзся. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ЗВУКОВЫХ ПОЛЕЙ гелем преломления л. В первом приближении угол а отклонения светового луча пропорционален градиенту л по координате у, перпендикулярной первоначальному направлению его распространения х (рве.
2), а также размеру Ах области с переменным л. Параллельный пучок света, выходящий иа объектива О, (рис. 2, л), проходит через область исследования 0 и собирается в фокальной плоскости объектива О„ давая изображение щели, к-рос почти полностью экранируется ножом Фуко Е (рнс. 2, б), так что на экран Э попадают лишь отклоненные лучи, т. е. видимыми становятся лишь области с переменным показателем преломления. При достаточно широкой щелк л б Лзоброкеяле Мел лом б Рис.
х. о — схема метода теллера: Б— источник авета; О, и О, — объектквм; Р— фокалькая плоскость, Э вЂ” екраи; Н вЂ” лож Фуко; Р— исследуемый учас- ток звукового поля; б — кож Фуко. освещенность Е в поле изображения на экране Э практически пропорциональна углам отклонения лучей в соответствующих участках исследуемого поля: Е = Ео 6(Б + аЕ), где Ее в освещенность от единичной площадки изображения щели, Š— фокусное расстояние объектива Ох, Б — ширина открытой часты изображения щели, Ь вЂ” ее длина.
Метод Теплера в таком виде является количествевнмм методом исследования, позволяющим одределить кростраиствекное распределение показателя преломления. Чувствительность его возрастает с улхеньшевием величины х) и ограничивается лпшь дифракционными явлениями. В ввуковом поле распределение л (х, у, х) обусловлено распределенпелх плотности среды р (х, р, х), к-рос в свою очередь связано с распределением звукового давления р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
