Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 66
Текст из файла (страница 66)
собирающими, или фокусирующими, а расходящиеся — рассеивающими. В зависимости от покааателя прелом- ленин для звуковых волн п=сг!су Л. наз. аамедляя1щими при и) 1 и ускоряюп1~ми при я ч. 1. Если я) 1, то с, ч" сг и собирающая Л. должна иметь хотя бы одну выпуклую преломляющую поверхность.
Сходящийся волновой фронт Х (рис. 1, а) обраауется в этом случае вследствие аамедления распространения волны в тех частях Л., к-рые лежат ближе к акустич. осн. При я ч. 1, т. е. при с, ) сы собирающая Л. должна иметь по крайней мере одну вогнутую преломляющую поверхность. Сходящийсн волновой фронт Х (рис. 1,б) обраауется в атом случае вследствие ускорения распространения волны в частях Л., удаленных от акустич. оси. При выборе материала Л. стремятся к то- ЛИНЗА 177 му, чтобы его волновое сопротивление р,с, минимально отличалось от волнового сопротивлении окружаюЩей сРеДы Ртст (Рг и Рт — плотности материала Л.
и среды) с целью получения возможно болыпего коэфф. Рнс. 1. Собирающяг анустнчгснне лннвн: о — эамгаляющон; Π— уокоу ряющан Х вЂ” схоЛящнася нояноноа Фронт; ! — Фокусное Расстояние; ю — угол расярытня Фронта; ив зскущна угол; р — Фокус. прохождения энергии внуковой волны через граничные поверхности, а также к тому, чтобы коэфф. поглощения звука в материале Л .
иа рабочей частоте был мал. Преломлнющие поверхности могут иметь раалнчную форму: сферическую, эллипсоидальную, гиперболоидальную и др. Плоско-эллиптич. (рис. 1,6) и плоско-гиперболич. (рис. 1,а) Л. применяются для концентрации энергии плоской волны, распространяющейся в направлении акустич. оси. Длн лучей, распространяюптихся под углом к анустич. оси, эти Л. дают значительные аберрации. Поэтому для получения внуковых изображений, наттр. в системах звуковидеиия, целесообраанее применить Л.
со сферич. преломлнющей поверхностью. Ускоряющие Л. дают меныпие сферич. аберрации, чем замедляющие, поскольку чем меньше я, тем меньше продольная лучевая аберрации (см. Фокусировка звука). Вели плоско-гиперболич. Л. сделать ускорнющей, а плосноэллиптич. Заиедлнтощен, то эти Л, из фокусирутощих превратятся в рассенвающиет падающую на ннх плоскую волну они будут превр ццать в расходящуюся (сферическую или цилиндрическую). Такие Л. употребляютсн длн соадания равномерных УЗ- вых полей в большой части пространства при использовании излучателей малых раамеров. Оснонным параметром Л., характеризуютцим особенности ее практического использования, является фокусное расстояние !. В случае применения Л, в авуковндении звуковое изображение обраауется в плоскости, проходящей через фокус.
При использовании Л. в УЗ-вых техиологич. устройствах важно знать фокусное расстояние, поскольку именно в фокусе достигаетсн максимальнан интенсивность УЗ. Величина ! определнетсн коофф. преломлении и и геометрич. параметрами 7!. Для плоско-сферич. Л. ! = ~ Лнр (1 + о соэ () (1+ + Р 1 + 1)а соз ()) ), где Лнр — радиус крнвизны преломлнющеи поверхности, (1 — угол между )!яр и акустич. осью, когда ))нр проходит череа точку преломлнтощеи поверхности, иа к-рой выходит преломленный луч, а = пг)(1 — пв), анак + относится к вогнутой, а знак к выпуклой преломляющей поверхности.
Для парнксиальиых лучей, т, с. лучей, идущих вблизи акустич. оси, б ) 0 и фокусное расстояние П,г 1-т- Я )о= + —,"„= ~-пЛттр — „, Коэфф. усиления и разрешающая способность фокусирующих систем зависит от максимального угла раскрытия волнового фронта ю„„н-рый для акустич. Л. ограничен и не может превосходить предельного значения юн. Для ускоряющих Л. отв соответствует направлению падающего луча по касательной к преломляющей поверхности, а для замедляющих Л.— падению луча под углом полного внутреннего отражения н этой поверхности.
Для ускоряющей Л. с эллипсоидальной преломляющей поверхностью юо = агссоз я. При использование акустич. Л. в авуковидении нли УЗ-вой технологвн коэфф, усилении ввукового давнеиин в фокусе позволяет рассчитынать соответственно чувствительность приемных устройств и максимальную интенсивность звука н фокусе. Для анустич. Л. коэфф, усиления К существенно зависит от коэфф, поглощения 123 линии эяднржни е б Рис.
2. Несянсрениые линзы: е — лииаа люие берга; С вЂ” линза Максеелла;  — фскус линзы Рис. 4. Вслнсзсдкая лииза: х — расстояние ст ялссксгс Франта волны дс фокуса Г, лерке и в материале Л.; напр., для Л. со сферич. преломляющей поверхностью 1 — в" г а1 Рде 1 — толщина Л., Кз — коэфф.
усилении той же Л. в отсутствии печерь. Фокусирующие Л. могут соадаваться не только путем придания опреде- ленной формы преломляющим поверхностям, но и путйм плавного непрерыниого изменения показателя преломления материала по аадаиному закону— т. н. и е о д н о р о д н ы е Л. 11а практике применяются неоднородные Л, в форме сферы или ириного круглого цилиндра. Если показатель Л/2 К преломления внутри сферы или прямого цих линдра радиуса г 7 с иаменяется с расстоянием К от центры или оси по закону и (К) = = $"2 — (К)е)з, то получается неоднородная Л. Люнеберга Рис. З.
Запальная лик- (рис. 2,а), осза. Р— фскус линзы. ионное свойст- во которой состоит в том, что плоская волна, падающая по лгобому направлению на Л., собнраетси в фокусе на ее поверхности. Если же и(К) = 2Л1 + Ч- (К/е)з), то получается неоднородная Л. Максвелла (рнс.
2,0); при нормальном падении на полулинзу Максвелла плоской волны фокус располагается также иа ее поверхности. Коэфф. прохождении звуковой волны череа обычную Л. с плавным изменением профиля (рис. 1) зависит от толщины Л. 1, достигая максимума при 1юах = иЛ!2 (и = ОТ 1, 2, 3,...) и минимума при )ю;я —— - (2и — 1)Л74, где Л вЂ” длина УЗ-вой волны в материале линзы.
Чтобы атого набежать, делают т. н. зональные Л. ступенчатой формы с толщиной ступеней, равной иЛ72 (рис. 3). Вписанная в Л. кривая представляет собой часть эллипса или окружности. На практике применяются также волноводные акустич. Л., к-рые представляют собой набор каналов, различающихсн по акустич. длине пути на Л (рис. 4). В фокусе такой Л. происходит синфазное сложанне волн, прошедших через каналы. Акустич. Л. с и е р сменным фокусным расстоянием представляют собой оболочку из податливого материала, напр. Резины, эаполненнуго жидкостью (при этом с, е., сх).
Изменяя стетич, давление жидкости внутри оболочки, можно меннть ее радиусы крнвианы и тем самым — фокусное расстояние Л. Такие Л. удобны, напр., для подводных авуковиэоров, т. к. позволяют дистанционно регулировать фокусное расстояние беэ механпч. перемегцений Л. Лкеги Р с з е и б е р г Л. Д., Зеуксзые Фскусируюжие системы, М.— Л., 1949, с. 09 — 91; е г е ж е, е кил Нсгсчиики исжнаго ультразвука, М., 1907 1Фиеика и техника мсгцнсгс ультразвука, ка. 1),с.
140 †2; Тартаковский Б. Д., вАкуст. жл, 1902, т. З, 29 2, с. 220 — 22; Й а н е е с к к й И. Н., Фскусирсзакие звуковых и ультразеуксаых волн, М., 1977; Т а г я с с г у Т., вгп1гаесжсзв, 1905, х. 3, р. !15 — 27. Н. Н. Каневский. ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ у л ь т р аз н у к о в ы е (УЛЗ) — устройства, предназначенные для задержки алектрнч. сигналов иа время от долей микросекуяд до десятков миллисекунд, основанные на использовании упругих волн.
Применяются в раэ- ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ 1УЭ личных областях электронной техники (радиолокационная аппаратура, устройства связи, телевидение, вычислительные машины и др.). УЛЗ состоит из трех основных элементов (рис. 1,а): входного 1 и выходного у злектреакуетичееких преобразователей, преобразующих соответственно электрич. колебания в упругие иа входе УЛЗ и упругие колебания в электрические на ее выходе, и эвукопровода д, Рне. Э. Схемы включения ультразвуковых лизни зааержии, рзбаезюжиз нз ирахел» (а) н на отражение» (б); 3 и г — иреобрззазателз: »в зэузопраззк. в к-ром распространнются упругие волны.
Задержка в УЛЗ обусловлена относительно малой скоростью распространения упругих воли в авукопроводе (приблизительно в 10» раа меньше скорости распространения электромагнитных волн). В зависимости от характера включения УЛЗ могут работать «иа проход» (рнс. 1,а) нлп «на отражениеэ (рис. 1,б), В первом случае входной и выходной преобразователи рааделены, во втором— один и тот же преобразователь работает как входной в момент подачи на ного задерживаемого сигнала и как зыходной при съеме с него задержанного сигнала. Вследствие обратимо~ тн УЛЗ любой иэ копцов линии (при зкл)оченип «на прохода) может рассматриваться как входной или выходпоп, поатому обозначения заход» и «выход» в УЛЗ условны, Для электрочсханич. преобрааозания в УЛЗ исиольэуиугся преимущественно кьезезлектричеекие креебразвватвли, а в пек-рых Скучаях — магкитеетрикчизкиие преобразователи.
Звукопрозодом УЛЗ служит твердан среда, з к-рой упругие волны распространя«ется с относительно малыми потерямй, Помимо описанных, известны также акустооптич. УЛЗ, в к-рых фиксация задержанного сигнала осуществляется с испольэонанием взаимодействия све- тового пучка с распространяющимися в эвукопроводе объемными или поверхностными упругими волнами (см. А кувтвеитика). Однако широкого применения такие УЛЗ не получили. Основные параметры УЛЗ. В р е и я э а д е р ж к н Т определнется длиной пути Ь, проходимого упругими волнами в авукопроводе от входного преобразователя до выходного, и скоростью их распространения с, т. е.
Т=-1«)е. Рабочая частота )е примерно равна резонансной частоте преобразователей. Частота 1 задерживаемого радиосигнала должна совпадать с )е. В случае задержки взщеосигнала его следует сначала преобразовать в радиосигнал с частотой заполнения, равной 1», а аатем выделить огибающую вадержаиного сигнала (продетектнровать). Возможна и непосредственная задержка видеосигнала, однако при этом неизбежны эначительвые искажении его формы и нек-рое увеличение потерь в УЛЗ. Полоса пропускания АУ определяетсн преимущественно дебретиеетью преобрааователей. В широкополосных УЛЗ с большой аадержкой А) зависит также и от частотной характеристики пОтерь распространяющихся в эвукопроводе упругих волн. П о т е р и в УЛ3, определяемые обычно коэфф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
