Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 68
Текст из файла (страница 68)
ориентацией. Возбуждение и прием гиперавука в ГЛЗ со ввукопрозодами нз непьеэоэлектриков (сапфира, рубина и др.) осуществляются ллйновнмваи преобрааователяли преимущественно из С68 и ЕпО, нацыленными на торцы бруска (на один или на оба в аависимости от включения ГЛЗ «на отражениев или хна проход» соответственно). Применяются также и ыагнито- б рве.
3. Циоперсианиые линии задержки. а — периевхввулврно-Хвфрзвцаоннав; б — квввавав. стрнкционные преобразователи, в качестве к-рых испольауются никелевые пленки. В таких ГЛЗ (рис. 6,а) поверх активной пленки 1, напыленной на звукопровод 2, напыляется плевка электрода У (золото, серебро и др.), Время задержки в ГЛЗ с пленочньами преобрааователями редко превышает 15 — 20 мкс на частотах до ЛИНИИ ЗАДКР>ККИ 1 — 3 ГГц и уменыпастся до 0,5— 2 мкс с цовышеиием частоты до 10 ГГц. Величина потерь в этих ГЛЗ составляет 40 — 60 дБ при АП(о '- 0 2 0 5 Возможность пробоя пленок заставляет ограыичивать среднюю мощыость импульсов, подаваемых на вход ГЛЗ, величиной — 50 МВт.
Рис. б. Гкнерззукозые линии галерна>и> о — с пленочными нреобразоеателпыи (> — пленка, г -- азукопооэоа, .> — электрон>; б — со зеуконроеоаом 1 нз ньеаоэлектрнка, закрепленным з резонаторе г. В ГЛЗ со чвукопроводами пз пьезозлектрика (ыапр., пэ кристаллич. кварца или нпобата лытия — рис. О,б) преобразование осуществляется также и путем непосредственного взаимодействия электрич. ноля реаоыатора 2 с приповерхностпым слоем торца звукопроаода 1, закрепленыого в этом резонаторе. Зти ГЛЗ работают па частотах до 3 — 4 ГГц и обеспечивают задержки 5 — 10 мкс при относительыой полосе пропускания 0,01 — 0,02 и потерях до 70 дБ для пиобата лития или 90 — 100 дБ для кристаллич. кварца, Максимально допустимая импульсная мощность яа входе таких ГЛЗ составляет до 1 кВт.
Существенное уменьшение потерь в ГЛЗ и соответственно увеличение задержки (например, до 1000 микросекунд и более па частотах до 3 — 4 ГГц при потерях 60 — 70 дБ) может быть достигнуто охлаждеыием звукопровода до 70 К н ниже.
Перемеыыые и дисперсионыые ГЛЗ реализуются с применением лаглитоупругих гохн, воэбу>кдаеыых в авукопроводе пз ЖИГ. Изменеыие аадержкп здесь обусловлено гл. обр. переносом областей возбуждения и приема магнитоупругих волн, что, в свою очередь, достигается изменением напряженыости внешнего постоянного магнитыого поля (т.
е. полн подмагыичиваыия). Пределы измеыеыия, задер>ккп в такой электрически регулируемой переменной ГЛЗ равны 1 — 10 мкс, потери составляют до 70 дБ ыа частотах до 3 ГГц. На частотах до 9 ГГц потери возрастают до 100 дБ при максимальной задержке около 5 мкс. Т. к.
дисперсиоыыые свойства магнитоупругих волн скааываются различно при различных зыачеыиях напряженности внешнего магнитного поля Нэ, то в переменных ГЛЗ используется область Н , где дисперсиоппые свойства выражеыы слабо. Поэтому относительная полоса пропускания таких ГЛЗ ые превышает 0,05 — 0,1. Дисперсиопные ГЛЗ ыа магыитоупругих волнах работают ыа частотах до 9 ГГц и обеспечивают дисперсию в пределах долей мкс в относительыой полосе пропускания до 0,1. УЛЗ ыа поверхностных акустическах волнах (ПАВ) получили широкое распространение в качестве микромиыиатюрных устройств для обработки сигналов.
Зги лиыии обычыо наа. УЗ-ными независимо от их рабочей частоты. Злектромеханич. преобразозаыие осуществляется адесь с помощью электродов, панесбыыых на поверхность пластины, к-рая служит звукопроводом, в виде двухфазных зквидистаптыых илп ыеэквидистаытных решеток (рис. 7) (их наз. также эвстречно-штыревымвэ). П!ирина электродов ы промежутков между ыими в направлении распространения ПАВ в болыпинстве случаев равна ).(4, где Х вЂ” длина волны ПАВ. Толщиыа электродов обычно ие превышает 0,!в 0,2 мкы. Пластина звукопровода вырезается из моыокристалла пьеаозлектрика (кристаллпч.
кварца, ниобата ли- Вг Вьм Вг вых Рню 7. Схемы упьтразеукоэых линна аааер>»ки на поверхностных волнах с преобразозателамн э виде а — экэилнстант- ных, б — неэкзилистанткых решеток. тия, германата висмута и др.) или иаготавлпвается нз уплотненыой пьезокерамикн, Чистота обработки рабочей поверхности звукоыровода при работе ыа частотах до 200 †3 МГц ые ыиже 14-го класса.
Для работы ыа более вы- 184 ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ зк Параметры Материал звунопровояа П, пп Т, мне ЫП» ум МГ> Крвсталлнч, кварц Изобат лития Германат висмута Пьеаонерамн- ва 10 — 10' 10 310 10. ЬО 10..30 ЗΠ— Оо 8 — ЬО О, 15 0,8 1 — 100 1 20 1 — 10» 1 — 20 Век 0,18 20 — ЬО 8 — 15 О,З соких частотах поверхность обрабатывается с помощью ионной бомбардировки. Нанесеыие решеток ыа рабочу>о поверхность ввукопровода для частот до 500 МГц (ширина электродов порядка 1 — 2 мкм) осуществляетсн методом фотолитографии, а для более высоких частот — с прнменеыием рентгенолитографии и электронолитографнн.
Известны также УЛЗ ыа ПАВ, в к-рых материалом звукопровода служит непьезозлектрик (напр., плавленый кварц), а материалом решетов — активные пленки пьезоэлектрнков Сь(8 или ХпО. Однако такие УЛЗ пока не получили широкого распространения. 1! араметры УЛЗ на ПАБ вависят: время задержки — от снорости распространения ПАБ и расстояния между решетками, рабочан частота н полоса пропускания — от структуры и размеров решеток, потери — от материала авукопровода и чистоты обработии его поверхности. Низкий УЛС достаточно просто достигается здесь нанесением поглощаюв)их покрытий на нерабочие поверхности звукопровода. Типичные значепия основных параметров УЛЗ на ПАВ со анукопроводами из наиболее часто применяемых материалов даны в табл.
2. Табл. 2.— Типичные значения оси оннмх параметров УЛЗ на поверхностных волнах УЛС в этих УЛЗ обычно не превыупает — 40 дБ. Относительная полоса пропускаыия в отдельыых случаях может быть расширена до 1,0. При работе в СВЧ диапавоне (до 3 10» МГц) задержка обычно не превышает единицы мкс. Существеыное увеличение времени задержки возможно в т. и. спиральных и дисковых УЛЗ на ПАВ.
В спиральных УЛЗ (рис. 8,о) звукопровод (преимущественно из ыпобата лития) имеет две скругленные торцевые поверхно- сти, поэтому траектория УЗ-вого пучка имеет вид спирали. Задержка УЛЗ втого типа может достигать 2000 икс прн )о = 50 — 80 МГц. В дисковых УЛЗ (рис. 8,0) унеличеыие пути, проходимого УЗ-вым пучком, достигается многократной его циркуляцией вокруг а б Рве.
8. Схема спиральной Ьо) н Пнсковой )б) линий аадержнн. замкнутой поверхности тонкого диска из монокрнсталла пьезоэлектрика. Переход пучка с одной рабочей поверхности диска на другую происходит по плавно искривленной торцевой поверхности диска, к-рая служит для пучка как бы геодезич. елиизой», Ряд таких «лина» на пути пучка позволяет задать определенную направленность распространения пучка ПАВ. Соответствующви кристаллографич. ориентация нрнсталлн, пэ к-рого изготовлен диск, может обеспечить разницу в знаках ТКЗ для отдельных участков траектории пучка, при к-рой в этой лиыии имеет место термокомпенсация.
При этом нозможен ТПЗ порядка 10 ' 1>град. В случае работы дисковой УЛЗ со звуколрово- Рвс. 9. Переменная линна аанерюнн яа поверхностных волнах о перемещающейся п>рой олектрояоа. дом из кристаллич. кварца на частотах 40 — 60 мГц возможна задержка до 250 мкс при 1> 40 дБ и УЛС ниже — 30 дБ. Переменная УЛЗ па ПАВ (рис. О) реализуется путем механпч. перемещенця пары электродов ! вдоль ЛИНИЯ ЗАДКРЖКИ Вьн Рис. 10. Много- отводные линии эвдершни на неверхностных волнах Ь "1~. Рис. 11.
Схемы днсперснонных яивий звцержни, У которыя; а — время задери<ни Т е увеличением частоты и-зщ уменьшается; б— вр«мн Т с увеличением и увеличивается; е — совмещены оба эфйента. Табл. 3.— Типичные значения псневпыт параметрон дисяерсионных улз нв поверхностных волнах ья МГц Апу 15 — 20 ) 20 — 10 ( 50 на 10- 15 дь больше ниебат дитиа КееФФ, потерь Б дБ е , и чс те не нриетяяпичесвнй внарц . ннсбвт вития до 1000 -1500 КепФФ.
с<натив до 1500- 2000 неярп. Уровень беневых яепеетне», дн . до 10 рабочей поверхности эвукопровода 2 ич кристалла кварца. Такая УЛЗ обеспечивает плавное ичменение нремени задержки Т в пределах от 1 до 10 — 20 мкс на частотах 10 — 30 МГц с полосой пропускания 3 — 10 МГц при потерях 00 — 70 дВ. М н о г о о тв о д н ы е УЛЗ (рис.
10) получили и<иродов распространение благодаря относительной простоте пх реализации. В многоотводных УЛЗ, работающих пя частотах до 10' МГц, число отводов ограничено минимальным интервалом между ними, соответствую- ихны Г около 0,1 мкс. Д и с п е р с но н н ы е УЛЗ на ПАВ получили наибольшее распространение во многих областях техники, т. к.
повволяют относительно просто осуществлять преобразование и обработку сигналов. Эффект дисперсии в них имитируется благодаря разнице в расстояниях между участками входной и выходной решеток, работающими на равличных частотах (участки с различным шагом решеток). На рис. 11,а показано расположение неэквидистаптных решеток, при к-ром с увеличением ) уменьшается Г, а на рис. 11,б — наоборот (противоположный наклон дисперсиоиной характеристики). Па рнс.
11,е показана возможность реализации и того и другого эффекта в одной УЛЗ, нмею<цей два входа и один выход. Известны дисперсионные УЛЗ, у к-рыл входом и выходом служат две эквидистантиые решетки (рис. 12), а эффект дисперсии имитируется с помощью двух отражающих неэквиднстаитиых решеток, выполненных в виде двух рядов отражающих элементов, повдрнутых навстречу друг другу на 45' относительно направления распространеыия ПАВ. Отражаюпы<м элс- ментом здесь могут служить: тонкие металлич.
полоски, шуытирующие электрич. поле на поверхности пьезокристалла; полоски иа диэлектрика, мехаыически нагружающие заданные участки поверхности; канавки; участки поверхности с различнымп плот- 2О-ЗОО / 200- 700 ! 700-2000 ат 0,1 де О,З )е отдельных случаях дс 1,0) 186 ЛИНИЯ ЗАДКРЖИИ постыл и упругостью, изменение к-рых достигается ионным внедрением нли внесением металла путем диффузии. Рис. 1З. Дисцерсвоязая линия задержки с отражающими «азаеками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
