Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 134

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 134)

Варьируя значениями б„и Гl„,, ззо>кно эффективно управлять генерацией ПАВ. а) Рис. 2.Б. конструкция адаптивного генератора пАВ (а) я гистврезис пьезоэлектрического звукопроводв Гб) Двухфазные преобразователи позволяют генерировать колебания в обе стороны звуко- провода "симметрично", другими словами, 50% энергии направо и 50% энергии налево. Однако можно управлять и направлением генерации ПАВ. С этой целью целесообразно использовать многофазные преобразователи, позволяющие сннфазно подпитывать волну в заданном направлении (рис. 2.7, а). Фазовое распределение подбирается так, чтобы в обратном направлении условие синфазности не выполнялось. Однако полоса пропускания трехфазного преобразователя определяется протяженностью ВШП и ограничена. для Расширения полосы пропускания и достижения однонаправленности генерации предложен преобразователь бегущей волны (рис.

2.7, б). Каждый из электродов ВШГ! запитывается от одного из отводов электрической линии задержки. Линии задержки рассчитывается так, что время задержки между соседними отводами равно времени распространения ПЛВ мсжлу соседними электродами. Зто резко несимметричный генератор ПАВ, обеспечиваютций строго олнонаправленную генерацию. Часть Лг'. Функциональная электроника б) Рис. 2.2. трехфазный (а) и многофазный (бг генераторы пАВ Эффективное управление генерацией осуществляется путем подбора необходимых топо- логических и технологических параметров. 2.1.4. Устройство управления динамическими неоднородностями Исследовано насколько способов управления прохождением динамических неоднородностей по тракту передачи информации.

Эти процессы определяются типом динамических неоднородностей, функциональным назначением прибора или устройства. Так, если используется только ПАВ, распространение которой происходит в тонком приповерхносзном слое, то для эффективного управления можно испотьзовать интерференцию, днфракцию.

отражение, преломление, переизлучение, фокусирование волн. Можно варьировать также параметры звукопровода, изменяя такие характеристики процесса распределения, как скорость ПАВ, дисперсию, удельное затухание и т. и. Наиболее распространенным методом является уггравление акустическим трактом путем изменения топологии его элементов. Эти элементы позволяют сформировать каналы Рас пространения ПАВ. К таким элементам относится аглоаололосховыи ответвлтель (МПОГ который конструктивно выполняется в виде системы пленочных ьиеталлических электро дов, нанесенных на подложку. В зависимости от назначения устройства управления топо логия МПО имеет различную форму и способна переизлучать энергию в шобой из кана лов, форм ироваз ь эти каналы.

При выполнении условия синхронизма ~, -- гт' МПО ведет себя как отражательная струк"у ра, и рабочий диапазон выбирается в пределах 0,4 —: 0,9 центральнои частоты го. г Число ляется электродов, необходимых для эффективной перекачки энергии из канала, определяегс соотношением: а общая длина МПО равна х б37 2. Функциондльнал акустоэлекгроника На рис. 2.8 приведены некоторые примеры использования МПО в звуковом канале. С помощью МПО можно переизлучать энергию из олного канала в другой (рис. 2.8, и), раздваивать акустический канал (рис. 2.8, 6), разворачивать волновой фронт в обратном направлении (рис. 2.8, в).

е) б) в) Рис. 2.8. Некоторые операции в тракте, осуществляемые МПО' в — акустическая связь между двумя независимыми звукапроводвми; б — раздвоение канала; е — обращение акустической волны В качестве элементов акустического тракта можно использовать периодические неодно- родности на поверхности звукопровода в виде пазов, выступов металлических или ди- электрических полосок, а также комбинации этих структур, Разработаны методы локализации (каналирования) волны в топографическом волноводе (рис. 2,9, а, б]. Часто это связано с необходимостью увеличения протяженности тракта, чтобы обеспечить максимальное время задержки.

Помимо топографических волноводов ддя локализации акустической волны можно применять и плоские слоис~ые волноводы (рис. 2.9, в). Слоистые волноводы изготовляют путем нанесения вещества, скорость ПАВ в которых отлична от скорости в звукопроводе.

Степень локализации волны зависит от соотношения скорости Г)АВ в звукопроводе и в слое нанесенного вещества. а) б) е) Рис. 2.8. Ркуетические волноводы; топографические волноводы треугольной (в) и прямоугольной (б) формы, слоистый волновод с нанесенным звукоправадам (в) и щелевой волновод (г) г) "азработаны конструкции МПО с динамически управляемой конфигурацией электродов, в которых нод воздействием локального излучения создаются области повышенной проводимости. ~ффективное управление прохождением динамических неоднородностей является изменение граничных условий распространения ПАВ.

К граничным условиям будем относить большое число физических параметров, характеризующих среду распространения волн ~доль границы твердого тела, и параметры, отражающие структуру звукопровода. Этот Метод управления базируется на локальном изменении свойств среды, что весьма эффективно с энергетической точки зрения. Например, если покрыть поверхность звукопровода тонким слоем селенила кадмия, удельнос сопротивление которого зависит от уровня ос- Часть! К Функциональная электрони, аещенности, то можно менять мнимую часть акустического импеданса. В этом случ появляется возможность изменять амплитуду ПАВ я достаточно широколз диапазоне зн чений. Однако заметим, что методу управления удельной проводимостью поверхностного слоя присущи недостатки, связанные с большим энергопотреблением, громоздкостью про ционных систем.

Если же испочкзояать магниточуястантельные пленки, нанесенные на поверхность зяук,„ провода, то изменять упругие свойства пленки, а также акустический нмпеданс заукопро вода станоаится проще. Возникающие магнитоупругие поверхностные волны обладают рядом специфических свойств. В частности, их разовая скорость зависит от ориентации вектора упраяляющего магнитного поля, что позволяет эффективно упраалять скоростью распространения я пределах 20тк Третий метод управления свойствами заукопровода основывается на цсленапрааленном изменении электрофизических свойств лзатериала зяукопрояода.

Возможность упраале. ния свойствами материала может быть реачизояана за счет термодинамической взаимо связи тепловых, электрических, магнитных и упругих параметров среды. Управление а этом случае осуществляется с помощью полей различной физической природы. В некоторых конструкциях приборов используется линейная зависимость между дефор. мацией заукопроаода и скоростью распространения ПАВ.

Изменение скорости распространения ПАВ также линейно зависит от температуры и аналитически записывается а виде; Л(/ ьтть ьнАГ где  — температурный коэффициент расширения, Лг — температурный интервал. Этот метод отличается простотой, отсутствием дополнительных потерь, позволяет эффективно использовать материалы с болыцим коэффициентом электромеханической сяязи. Управление скоростью распространения ПАВ можно осуществлять, используя эффект электроупругого язанмодейстяия. С этой целью заукопрояод помещается а электрическое поле с напряженностью — !О В!см. Однако использование высоковольтного источника напряжения сопряжено с изаестными трудностями. Скоростью распространения ПАВ можно также управлять, используя термоупругий эф фект, Его применение позволяет изменять упругие константы материата я тепловых по лях.

Однако большая инерционность тепловых процессов ограничивает использование этого метода управления. 2.1.5. Детектирование динамических неоднородностей продетсктироаание динамических неоднородностей является, как правило, физическим пр ьезоэфцессом, обратным их генерации. Если при генерации ПАВ используется прямои пьет стиче фект, позволяющий преобразовывать энергию электрического поля в энергию акуст устрой.

ской волны, то я процессе детектирования используется обратный пьезоэффект. уш'р ставляет ство, позволяющее детектироаать ПАВ, аналогично генератору ПАВ и прелстая' собой В!ПП. С этой Олним из способов детектирования является управление топологией электродоя. ельные целью можно менять их геометрическую конфигурацию, перекоммутирояать отде" кальн™ электроды или нх группы, формировать латентные электроды и управлять покат облучением световым или электронным потоком. 2.

Функциональная акусгоэлекгроника 639 Форма импульсного отклика ВШП зависит от закона изменения перекрытия электродов, другими словами, от их частоты и апертуры. На рис. 2. (О представлены формы выходных сигналов, зависящие от топологии детектора, при подаче на вход единичного импульса. б) е) г) Рис. 2.10. Управление генерацией импульсов топологией ВШП: в — зквнднстантивный, неаподизнрованный; б, г — незквиднстантнвный, неаподнзированный, г — Зквнднетантнвный, аподигнрованнын по закону мох ) х Если произвести перекоммутацию штырей детектора, то можно управлять выходным сигналом, аналогично уже рассмотренному случаю (рис.

2.5). Детектирование ПАВ можно осуществлять также методом управляемо~о взвешивания, осуществляемое путем под«лючения к электродам преобразователя управляемых импедансных элементов любого типа. Такой прием обеспечивает регулируемую амплитудную модуляцию импульсного отклика, а также управление формой амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик. '( наконец, детектирование можно осуществить, управляя электрофизическими свойствами подлея<хи. В этом случае конструкции выходного ВШП аналогичны входному, а физические процессы детектирования дополнитсльны (обратны) процессам генерации.

~ 2. Приборы Функциональной акустоэлектроники Приборы функциональной акустоэлсктроники предназначены для преобразования, анало"овой обработки и хранения информации, ~ помощью акустоэлектронных приборов и устройств можно производить различные "перации с сигналами: задерживать по времени, изменять длительность и форму сигналов Часть ЛУ. Функциональная электроника по амплитуде, частоте и фазе, преобразовывать частоты и спектр сигналов, сдвигать их п фазе, произволить молулнрование сигналов, производить кодирование и деколировани сигналов, интегрирование сигначов, получать функции свертки и корреляции сигнало~ Устройства, производящие эти операции, отнесены к процессорам сигналов.

Характеристики

Список файлов книги