Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) ( 29 ) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (29)

температурных коэффициентов модуля упругости Е и плотности р, так как скорость распространения ультразвуковых колебаний в нем v=VЕ1р.

2. Рассчитывают действующую длину струнного звукопровода

3. Зная длительность фронта Тф импульсного сигнала, определяют ширину полосы пропускания ЛЗ: Af=0,36/Тф, или AF=2Ix„.

4. Учитывая, что с увеличением диаметра звукопровода до значения с1з=0,2\/]/[д (/„- в МГц; - в мм) уровень выходного сигнала перестает расти пропорционально площади его попереч-


Рис. 3.43. Зависимость Рис. 3.44. Вариант конструкции преобразователя коэффициента от ультразвуковой ЛЗ

отношения диаметра катушки к диаметру звукопровода 0„/з

ного сечения (возбуждение сигнала происходит в периферийных областях), максимальный диаметр d3n,ax=s;0,264?i.

5. Длину катущки индуктивности преобразователя принимают /„=0,5А,.

6. Находят индуктивности входного L и выходного Ьх преобразователей: L=0,\25RT; Li=0,\25 RT, где R - сопротивление источника задерживаемого сигнала; Т - период следования задерживаемого сигнала; R„ - сопротивление нагрузки ЛЗ.

7. Задаваясь диаметром каркаса Ркк и радиальной глубиной Гз обмотки, по методике, изложенной в § 4.3, выполняют конструкторский расчет катушки преобразователя. Для того чтобы учесть влияние звукопровода, проходящего сквозь катушку и выполняющего функции сердечника, предварительно вычисляют расчетную индуктивность входного преобразователя: Lx. р=.вх/(Л)> где

- относительная магнитная проницаемость материала звукопровода (для никеля р=60); - коэффициент использования магнитных свойств материала звукопровода, зависящий от отношения диаметра катушки D„ к диаметру звукопровода (рис. 3.43).

Для оценки правильности произведенного расчета вычисляют



радиальную глубину обмотки: r={k„DlN)ll, где k„ - коэффициент неплотности намотки провода диаметром Do (для Do=0,5-r-0,8 мм /г„ = 1,3); jV - число витков обмотки катушки. Должно выполняться условие гг.

При конструировании ультразвуковых ЛЗ на объемных волнах можно выделить два основных этапа: 1) разработка преобразователя, деталей его крепления, экранирования и запитки; 2) разработка звукопровода с учетом его конструктивной совместимости с преобразователем.

Приведем примеры вычерчивания ультразвуковых ЛЗ на объемных волнах.

Для ультразвуковых ЛЗ на основе магниевых сплавов последовательность разработки конструкции следующая.

[Вычерчивание данного типа ЛЗ начинается еще при расчете звукопровода, выполненного из магниевого сплава (см. рис. 3.42).]

1. Зная габаритные размеры звукопровода 6 и кварцевой пластины 7 преобразователя, выбирают малогабаритный высокочастотный соединитель 4 и при двусторонней нагрузке кварцевой пластины стеатитовый конус 3, который существенно (в 4,5 раза) уменьшает амплитуду кратных отраженных сигналов (рис.. 3.44).

2. Конструктивно обеспечивают регулируемое давление стеатитового конуса на поверхность кварцевой пластины, например, винтом 2, установленным в экране 5 преобразователя.

3. Выполняют компоновку элементов конструкции преобразователя, принимая за элемент, несущий механическую нагрузку, экран 5.

4. Выбирают способ фиксации экрана на звукопроводе таким образом, чтобы элементы крепления не попадали в активный объем звукопровода и обеспечивали точность его установки относительно геометрического центра приклеенной с переходным слоем 8 к зву-копроводу кварцевой пластины.

5. Обеспечивают защиту винта 2 от механических воздействий установкой, например, скобы /. Окно экрана закрывают пластиной 9.

6. Заканчивают вычерчивание звукопровода ЛЗ. На данном этапе необходимо устранить ложные сигналы, снизить массу и габаритные размеры звукопровода. Основные меры, которые принимают для устранения ложных сигналов, следующие: 1) на поверхностях звукопровода, за исключением отражающих поверхностей, выполняют канавки (рис. 3.44); 2) покрывают поверхности звукопровода поглощающим материалом толщиной X, в качестве которого используют эпоксидные эмали; 3) в звукопроводе делают прорези / и фаски 2 (см. рис. 3.42). С целью уменьшения габаритных размеров и массы уменьшают объем металла (как показано тонкими линиями на рис. 3.42).

Конструкторскую разработку ЛЗ завершают, выполняя сборочный чертеж и чертежи деталей.

На рис. 3.45 изображен один из вариантов конструкции ленточной ультразвуковой ЛЗ с пьезокерамическим преобразователем.




и 3 А

1. /

t" •--1-

Вид А

На основании 5 установлены: металле керамические выводы 7, согласующие катушки / входного и выходного преобразователей и ленточный звукопровод 4, концы которого закреплены пружинными зажимами 2. Герметизацию конструкции обеспечивают припайкой крышки 6 к основанию. Преобразователи 5 приклеивают к звукопроводу 4.

Алгоритм расчета ЛЗ электрического сигнала на поверхностных акустических волнах следующий *.

1. Находят число электродов преобразователя: jVp=l,5/o/Af.

2. Выбирают материал для звукопровода с малой скоростью распространения ПАВ, что обеспечивает достижение минимальных габаритных размеров ЛЗ. При этом необходимо учитывать, что заготовки из пьезоэлектрических материалов в зависимости от

ориентации среза имеют ограниченную длину. Наиболее распространенными материалами являются нио-J бат лития и германат висмута. С целью обеспечения оптимального электроакустического согласования тракта в рабочей полосе частот можно использовать материал,оптимальное число Ы электродов которого близко к jVp (см. рис. 3.27).

3. Определяют коэффициент рассогласования преобразователя с сопротивлением нагрузки (генератора /?г) в рабочей полосе частот k={NIN.

4. Рассчитывают конструктивные параметры преобразователя: шаг электродов h=vl{2fe) и ширину электродов d =0,5/1. Максимальное значение апер-

Рис. 3.45. Конструкция .ченточной ультра- туры W выбирают, ИСХО-звуковой ЛЗ дя лз конечной ширины

заготовки звукопровода. 5. Выполняют синтез структуры ЛЗ (аналогично синтезу акустоэлектронного фильтра). Если расчетная длина звукопровода получается больше физически реализуемой длины пьезоэлектрической подложки, то вводят дополнительные элементы в акустический тракт, например многополосковые ответвители или отражательные структуры.


При расчете может быть полезен материал, изложенный в § 3.4.



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) ( 29 ) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68)