DE1235454B - Festkoerper-Ultraschall-Verzoegerungsleitung - Google Patents
Festkoerper-Ultraschall-VerzoegerungsleitungInfo
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- DE1235454B DE1235454B DEW30893A DEW0030893A DE1235454B DE 1235454 B DE1235454 B DE 1235454B DE W30893 A DEW30893 A DE W30893A DE W0030893 A DEW0030893 A DE W0030893A DE 1235454 B DE1235454 B DE 1235454B
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/30—Time-delay networks
- H03H9/40—Frequency dependent delay lines, e.g. dispersive delay lines
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
H03h
Deutsche Kl.: 21g-34
Nummer: 1235 454
Aktenzeichen: W 30893IX d/21 g
Anmeldetag: 17. Oktober 1961
Auslegetag: 2. März 1967
Ultraschall-Verzögerungsleitungen wurden früher für eine nichtdispergierende, d. h. frequenzunabhängige
Verzögerung von hochfrequenten Impulsen ausgelegt. In letzter Zeit sind aber auch Verzögerungsleitungen bekanntgeworden, die mit Absicht dispergierende
Verzögerungen ergeben, bei denen sich also die Verzögerung mit der Frequenz ändert. Dabei
sind die Ausführungen am günstigsten, bei denen die Verzögerung möglichst genau eine lineare Funktion
der Frequenz ist.
Von den bekannten Ausführungen ist bis heute eine streifenförmige, symmetrische Verzögerungsleitung mit longitudinaler Schwingungsform die beste
Anordnung gewesen, um eine annähernd lineare dispergierende Verzögerung zu erhalten. Der Frequenzbereich,
in dem ein annähernd linearer Betrieb möglich ist, ist jedoch wesentlich kleiner als die
Bandbreite der verschiedenen handelsüblichen keramischen Wandler. Mit anderen Worten, der Frequenzbereich,
in dem eine dispergierende streifenförmige Verzögerungsleitung nahezu linear betrieben
werden kann, ist nicht durch die Bandbreite des Wandlers, sondern durch die Verzögerungsleitung
selbst begrenzt.
ßs sind auch schon mathematische Abhandlungen bekannt, die sich auf die Ausbreitung elastischer
Schwingungen in Stäben mit gleichförmigem oder sich änderndem Querschnitt sowie in Rohren mit
kreisförmigem Querschnitt beziehen. Diesen Abhandlungen ist jedoch kein Hinweis darauf zu entnehmen,
wie der Frequenzbereich, in dem eine dispergierende Verzögerungsleitung annähernd linear
betrieben werden kann, sich vergrößern läßt.
Die Erfindung will diese Aufgabe lösen. Sie geht dazu aus von einer Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsleitung,
deren Verzögerung in einem Frequenzbereich im wesentlichen linear mit der Frequenz ansteigt,
mit einem länglichen Element aus ultraschallübertragendem Material und zwei an entgegengesetzten
Enden des Elementes angebrachten Wandlern für longitudinale Dickenschwingungen, von denen ein
Wandler eine elastische Wellenbewegung mit longitudinaler Schwingungsform in dem Element erzeugt
und der andere Wandler elektrische Signale auf Grund dieser Wellenbewegung erzeugt, wobei das
Element zwei voneinander entfernte, energieführende Flächen besitzt, die eine verhältnismäßig kleine Dicke
definieren. Die erfindungsgemäße Lösung sieht die Verwendung einer Schallübertragungsbahn vor, bei
der sich wenigstens eine der Querschnittsabmessungen entlang der Ubertragungsbahn verringert.
Auf diese Weise können dispergierende Verzöge-Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsleitung
Anmelder:
Western Electric Company; Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Als Erfinder benannt:
Arthur Haines Fitch, Mountain Lakes, N. J.;
Allen Henry Meitzler, Morristown, N. J.
(V. St. A.)
Allen Henry Meitzler, Morristown, N. J.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Oktober 1960
(64186),
vom 15. November 1960
(69418)
rungsleitungen geschaffen werden, die sowohl bezüglich der Bandbreite als auch der Linearität den bisher
bekannten Ausführungen überlegen sind.
Für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens bestehen mehrere Möglichkeiten. So kann nach einer
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Dicke des Elementes sich über seine Länge verjüngt.
Dabei wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung empfohlen, daß die durchschnittliche
Dicke von der Größenordnung der Wellenlänge bei der mittleren Betriebsfrequenz ist.
Die Dickenverjüngung kann linear oder nichtlinear sein, und durch die Wahl der Art, des Grades
und der Ausdehnung der Verjüngung lassen sich zahlreiche Änderungen der Steigung, Form und
Bandbreite des Verzögerungsverlaufes erreichen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat das Element die Form eines länglichen Streifens mit
rechtwinkligem Querschnitt, wobei zweckmäßig die Breitenabmessung des Streifens mehrfach größer als
seine Dickenabmessung ist.
709 517/403
3 4
Zur Erzielung einer guten Bündelung der Wandler troden versehen und mit der Leitung so verlötet, daß
wird nach einer Weiterbildung der Erfindung emp- die Polarisierungsrichtung parallel zur Länge des
fohlen, daß die Breitenabmessung des Streifens Streifens ist, um Schwingungen in der longitudinalen
wenigstens gleich der Länge eines Wandlers ist. Dickenschwingungsform zu erzeugen und für sie
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Breitenabmes- 5 empfindlich zu sein. Wenn daher einer der Wandler
sung wenigstens gleich der zehnfachen Wellenlänge durch eine an die mit Elektroden versehenen Zonen
der mittleren Betriebsfrequenz ist. der größeren Flächen angelegte Wechselspannung
Als weiterer Nachteil bekannter Verzögerungs- erregt wird, wird eine longitudinale Dickenschwin-
leitungen werden hohe Dämpfungsspitzen im Be- gungsform erzeugt. Diese Schwingung ergibt wieder-
triebsfrequenzbereich in weiterer Ausbildung der Er- io um eine elastische Wellenbewegung im Streifen, die
findung dadurch vermieden, daß die Breitenabmes- sich entlang der Leitung fortpflanzt. Wenn die fort-
sung des Elementes sich an nur einer Kante über gepflanzte Energie den Wandler am entgegengesetz-
seine Länge verjüngt. Zusätzlich wird empfohlen, ten Ende erreicht, wird eine longitudinale Dicken-
daß ein Dämpfungsmaterial wenigstens die schmalen Schwingungsform in ihm erzeugt und durch den
Kanten des Streifens bedeckt. Eine weitere Ausge- 15 Wandler in elektrische Energie umgewandelt. Für
staltung besteht dabei darin, daß das Dämpfungs- den Fachmann ist klar, daß die elektrischen und
material wenigstens die sich verjüngende schmale physikalischen Verbindungen an beiden Enden der
Kante so bedeckt, daß die unbedeckten Teile des Leitung ähnlich sind und daher jeder Wandler als
Streifens ein längliches, rechtwinkliges Element für Ein- oder Ausgang benutzt werden kann, d. h., daß
den Durchgang der Wellenbewegung bilden. 20 die Leitung unbeschränkt reziprok ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß Wenn der Eingangswandler auf die geschilderte
das Element die Form eines Hohlzylinders besitzt, Art erregt wird, breitet sich eine longitudinale
dessen Wandstärke sich über die Länge des Elemen- Schwingungsform elastischer Wellen im Streifen aus.
tes verjüngt. Es ist gezeigt worden, daß die Erzeugung einer
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen und 25 solchen sich in der streifenförmigen Verzögerungs-
in Verbindung mit Ausführungsbeispielen noch nä- leitung ausbreitenden Schwingungsform eine Ver-
her beschrieben werden. Es zeigt zögerung ergibt, die eine annähernd lineare Funktion
Fig. 1 eine Teilansicht einer dispergierenden strei- der Frequenz in einem begrenzten Frequenzband ist.
fenförmigen Verzögerungsleitung gemäß der Erfin- Man vergleiche dazu den Artikel »Dispersive Ultradung,
30 sonic Delay Lines Using the First Longitudinal Mode
Fig. 2 die Aufsicht der Verzögerungsleitung ge- in a Strip« von T. R. Meeker, I.R.E. Transactions
maß Fig. 1, on Ultrasonics Engineering, Bd. UE-7, Nr. 2, Juni
Fig. 3 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen 1960, S. 53 bis 58.
dispergierenden Verzögerungsleitung in Form eines Die symmetrische streifenförmige Verzögerungs-
Hohlzylinders, 35 leitung, (d. h. mit parallelen großen und kleinen
F i g. 4 die teilweise geschnittene Seitenansicht der Flächen) in dem obengenannten Artikel ergibt
Verzögerungsleitung nach F i g. 3, typische dispergierende Verzögerungseigenschaften,
Fig. 5 die Verzögerung in Abhängigkeit von der wie sie durch die Kurve/4 der Fig. 5 für die AusFrequenz
bei verjüngten und nichtverjüngten strei- breitung der ersten longitudinalen Schwingungsform
fenförmigen Verzögerungsleitungen, 40 im Streifen gezeigt ist. Wie diese Kurve zeigt, tritt
Fig. 6 ein Diagramm der Verzögerung in Abhän- bei niedrigen und hohen Frequenzen, wenn über-
gigkeit von der Frequenz zur Erläuterung der Erfin- haupt, nur eine kleine Dispersion auf, d. h., die Ver-
dung, zögerung ist mehr oder weniger konstant. Bei mitt-
F ig. 7 eine Teilansicht einer streifenförmigen leren Frequenzen ändert sich die Verzögerung jedoch
dispergierenden Verzögerungsleitung, die in der 45 annähernd linear mit der Frequenz. Die Bandbreite,
Dicke verjüngt ist, in der mehr oder weniger linearer Betrieb möglich
F i g. 8 eine schematische Seitenansicht der Ver- ist, ist am hochfrequenten Ende durch das Maximum
zögerungsleitung der Fig. 7. der Verzögerungskurve und am niederfrequenten
In Fig. 1 und 2 ist ein VerzögerungsmediumU Ende durch die Abflachung der Verzögerungskurve
in Form eines Streifens gezeigt, dessen Breitenabmes- so begrenzt. Die Mitte des Betriebsbereiches wird norsung
Ws mehrfach größer ist als seine Dickenabmes- malerweise in den Wendepunkt mit der Frequenz J1
sung T5. Im Idealfall soll das Verzögerungsmedium gelegt. Die mittlere Betriebsfrequenz des Wandlers
ein isotropisches Material sein, wie beispielsweise wird so ausgewählt, daß sie möglichst genau dieser
Glas oder ein glasartiges Silikat, aber polykristalline Frequenz des Wendepunktes entspricht.
Materialien, wie normale Metallegierungen (z. B. die 55 Die Kurve A in Fi g. 5 zeigt die Abhängigkeit der Aluminiumlegierung 5052-H32 mit 95 bis 97% Alu- Verzögerung von der Frequenz für eine symmetrische minium, 2% Magnesium, 0,2 °/o Chrom) genügten (d. h., nicht verjüngte) streifenförmige Verzögerungsebenfalls den Anforderungen, vorausgesetzt, daß ihre leitung aus der Aluminiumlegierung 5052-H32 mit Korngröße genügend klein war, verglichen mit der folgenden Abmessungen:
Wellenlänge der elastischen Wellenbewegung im 60 Länge 45 72 cm
Streifen. . ' '
Materialien, wie normale Metallegierungen (z. B. die 55 Die Kurve A in Fi g. 5 zeigt die Abhängigkeit der Aluminiumlegierung 5052-H32 mit 95 bis 97% Alu- Verzögerung von der Frequenz für eine symmetrische minium, 2% Magnesium, 0,2 °/o Chrom) genügten (d. h., nicht verjüngte) streifenförmige Verzögerungsebenfalls den Anforderungen, vorausgesetzt, daß ihre leitung aus der Aluminiumlegierung 5052-H32 mit Korngröße genügend klein war, verglichen mit der folgenden Abmessungen:
Wellenlänge der elastischen Wellenbewegung im 60 Länge 45 72 cm
Streifen. . ' '
Die Stirnflächen 12 des Streifens sind im wesent- ßreite 1^05 cm>
liehen rechtwinklig zu den größeren Flächen 13 und Dicke 0,115 cm.
den kleineren Flächen 14. Herkömmliche piezoelektrische Keramikwandler 15 in Form rechtwink- 65 Die Betriebsbandbreite der Leitung innerhalb einer
liger Stäbe sind an den Stirnflächen unter Verwen- vorgeschriebenen Abweichung von der Linearität
dung herkömmlicher Verfahren befestigt. Die Wand- (± 5 Mikrosekunden Abweichung von einer geraden
ler sind in der Dickenrichtung polarisiert, mit EIek- Linie durch den Wendepunkt) betrug 0,39 MHz. Das
5 6
entspricht einer relativen Bandbreite von ungefähr rechneten charakteristischen Kurven für die spe-
19 0Zo, die beträchtlich kleiner ist als die relative zifische Verzögerung der F i g. 6. Da die Streifendicke
Bandbreite irgendeines der verschiedenen handeis- nach und nach verringert ist, sieht man, daß die
üblichen keramischen Wandler. Dispersion bei nach und nach immer höheren Fre-
Dann wurde entsprechend den Prinzipien der Er- 5 quenzen auftritt.
findung die Streifendicke Ts der gleichen Leitung Aus dem Vorhergehenden ergibt sich klar, daß
einheitlich von ihrem ursprünglichen Wert von zahlreiche Änderungen der Steigung, Kurvenform
0,115 cm an einem Ende auf 0,0889 cm am anderen und Bandbreite der Verzögerungscharakteristik durch
Ende verjüngt. Die Verzögerung als Funktion der die Auswahl des Typs, Grades und der Ausdehnung
Frequenz für diesen verjüngten Streifen ist ebenfalls io der Dickenverjüngung erreicht werden können. Bei-
in Fig. 5 durch die Kurve B gezeigt. Unter Be- spielsweise können zahlreiche Änderungen der
nutzungdesgleichenBezugswerteswievor(±5Mikro- Kurve C in Fig. 6 erzielt werden, wenn die fünf
Sekunden Abweichung) beträgt die relative Band- charakteristischen Verzögerungskurven \ bis h5 rela-
breite für linearen Betrieb des verjüngten Streifens tiv zueinander verschoben werden.
35%, was eine Verbesserung um 84°/o gegenüber 15 In der Praxis wird die Streifendicke nicht in der
dem nicht verjüngten Streifen darstellt. Wie später stufenförmigen Art verringert, die schematisch in
noch gezeigt wird, kann diese Dickenverjüngung F i g. 6 gezeigt ist. Die Diskontinuitäten der Stufen
ebensogut nichtlinear wie auch linear sein und kann würden unerwünschte Energiereflexionen und Ver-
sogar verschiedene Kombinationen linearer und luste verursachen. An Stelle dessen kann mit Vorteil
nichtlinearer Zonen über die Länge des Streifens um- 20 eine stetig verjüngte Leitung benutzt werden, die den
fassen. gleichen Verjüngungsgrad wie die stufenförmig ver-
Es wurden Berechnungen ausgeführt, bei denen ein jungte Leitung besitzt. Beispielsweise kann die in
verjüngter Streifen durch fünf Streifenabschnitte von Fi g. 6 gezeigte stufenförmige Verjüngung durch eine
einheitlich abnehmender Dicke angenähert wurden. einheitliche oder lineare Verjüngung ersetzt werden.
Die Dicke dieser fünf Abschnitte und die charak- 25 Diese lineare Verjüngung hätte dann eine durchteristischen
Verzögerungskurven jedes Abschnittes schnittliche Dicke für jeden der fünf sich in der
sind in F i g. 6 gezeigt. Die Kurve Zz1 ist die be- Länge erstreckende Abschnitte, die gleich der für die
rechnete charakteristische Kurve der Verzögerung stufenförmigen Abschnitte angegebenen Dicke wäre,
für den Abschnitt des Streifens, dessen Dicke die sie ersetzen. Auf diese Weise würde die durch-0,110
cm beträgt usw. für die anderen Kurven h., 30 schnittliche Dicke für das erste Fünftel der Leitung
bis h5 und Streifenabschnitte. Wenn die Ordinaten gleich 0,110 cm, für das zweite Fünftel 0,099 cm
dieser fünf Kurven Jt1 bis hs Punkt für Punkt addiert usw. betragen. Eine wie beschrieben einheitlich verwerfen,
erhält man die Kurve C, die die Annäherung jungte Leitung wurde hergestellt, und es wurde geeiner
linearen Verjüngung darstellt. Auf diese Weise funden, daß sie eine Frequenzabhängigkeit der Verstellt
die letztere Kurve die Gesamtabhängigkeit der 35 zögerung besitzt, die der Verzögerungskurve C sehr
Verzögerung von der Frequenz einer stufenförmig gut entspricht. Es sollte jedoch klar sein, daß man
verjüngten, streifenförmigen Leitung dar, wie sehe- aus praktischen Gründen auf die beschriebene Art
matisch in F i g. 6 gezeigt. nicht zu einer richtig verjüngten, streifenförmigen
Die Insgesamt-Verzögerungs-Charakteristik für Verzögerungsleitung kommt. Es sind mathematische
eine nicht verjüngte streifenförmige Leitung aus ent- 40 Verfahren wie das »lineare Programmieren« verfügsprechendem
Material und mit entsprechender Länge bar und können mit Vorteil eingesetzt werden, um
kann in ähnlicher Weise erhalten werden. Wenn man die notwendige Verjüngung zu bestimmen und damit
annimmt, daß jeder der fünf Abschnitte der Leitung eine gegebene Charakteristik zu erreichen,
eine Dicke von 0,110 cm besitzt, erhält man die Ins- Die Streifendicke Ts wird einen mittleren Wert in gesamt-Verzögerungs-Charakteristik durch Multipli- 45 der Größenordnung der Wellenlänge für die Frezierung jedes der Ordinatenpunkte der Kurve hx mit quenz des Wendepunktes besitzen. Die Streifenfünf. Die Kurve D für einen nicht verjüngten Streifen breite Ws sollte vorzugsweise etwas größer sein als mit einer Dicke h = 0,110 cm ist auf diese Weise ab- die Länge (L,) des Wandlers, während der letztere geleitet. Die letztere Kurve und die Kurve D zeigen im allgemeinen eine Länge in der Größenordnung die gleichen qualitativen Merkmale wie die ex- 50 von zehn oder mehr Wellenlängen der mittleren Beperimentell erhaltenen Kurven der Fig. 5. Insbeson- triebsfrequenz besitzt. Diese letztere Anforderung dere ergibt die Kurve, die die Verzögerungscharakte- stellt sicher, daß die Strahlung eine angemessen kleine ristik des verjüngten Streifens annähert, eine wesent- Hauptkeule besitzt.
eine Dicke von 0,110 cm besitzt, erhält man die Ins- Die Streifendicke Ts wird einen mittleren Wert in gesamt-Verzögerungs-Charakteristik durch Multipli- 45 der Größenordnung der Wellenlänge für die Frezierung jedes der Ordinatenpunkte der Kurve hx mit quenz des Wendepunktes besitzen. Die Streifenfünf. Die Kurve D für einen nicht verjüngten Streifen breite Ws sollte vorzugsweise etwas größer sein als mit einer Dicke h = 0,110 cm ist auf diese Weise ab- die Länge (L,) des Wandlers, während der letztere geleitet. Die letztere Kurve und die Kurve D zeigen im allgemeinen eine Länge in der Größenordnung die gleichen qualitativen Merkmale wie die ex- 50 von zehn oder mehr Wellenlängen der mittleren Beperimentell erhaltenen Kurven der Fig. 5. Insbeson- triebsfrequenz besitzt. Diese letztere Anforderung dere ergibt die Kurve, die die Verzögerungscharakte- stellt sicher, daß die Strahlung eine angemessen kleine ristik des verjüngten Streifens annähert, eine wesent- Hauptkeule besitzt.
lieh größere relative Bandbreite als die Kurve für Die kleineren Flächen und benachbarten Teile der
den nicht verjüngten Streifen. 55 größeren Flächen sind beschichtet oder bedeckt mit
Die Verjüngung der Dicke einer streifenförmigen einem absorbierenden Material 18, das beispielsweise
Verzögerungsleitung verschiebt im Endergebnis das aus einem Klebeband mit einer Gewebe- oder Kunst-Maximum
der Verzögerungscharakteristik zu höheren Stoff rückseite bestehen kann. Wie schon der Name
Frequenzen, und auf diese Weise wird der Frequenz- sagt, wird es für Fachleute klar sein, daß dieses Mabereich,
in dem linearer Betrieb möglich ist, ver- 60 terial elastische Wellen, die auf die kleineren Flächen
größert. Das kann qualitativ durch die Tatsache er- auftreffen, absorbiert und dadurch Energiereflexionen
Märt werden, daß Dispersionseffekte auftreten, wenn und unerwünschte Wellenformen-Umwandlungen bedie
Wellenlänge (X) der Energie von der gleichen trächtlich herabsetzt, die sich aus dem Vorhanden-Größenordnung
ist wie die Dicke des Streifens. Dem- sein der kleineren Flächen ergeben,
entsprechend treten Dispersionseffekte für immer 65 Dieses Problem der Energiereflexionen an den dünner werdende Streifen bei immer höheren Fre- kleineren Flächen wird bei einer Verzögerungsquenzen auf oder für immer dünner werdende leitung ausgeschaltet, die die Form eines Hohl-Streifenabschnitte. Das ergibt sich aus den be- Zylinders besitzt. Diesen Hohlzylinder kann man sich
entsprechend treten Dispersionseffekte für immer 65 Dieses Problem der Energiereflexionen an den dünner werdende Streifen bei immer höheren Fre- kleineren Flächen wird bei einer Verzögerungsquenzen auf oder für immer dünner werdende leitung ausgeschaltet, die die Form eines Hohl-Streifenabschnitte. Das ergibt sich aus den be- Zylinders besitzt. Diesen Hohlzylinder kann man sich
Claims (1)
- 7 8so vorstellen, daß er aus einer streifenförmigen Lei- diese Wechselwirkung bewirkt die Erzeugung vontung besteht, die aufgerollt ist bis die kleineren einer oder mehreren sekundären WellenbewegungenFlächen sich berühren. Der Hohlzylinder ist auf 22, die unter einem bestimmten Winkel oder Winkelndiese Art das Äquivalent eines Streifens aber ohne mit Bezug auf die kleinere Fläche austreten. Die ErKanten oder kleinere Flächen. Eine solche Verzöge- 5 zeugung dieser sekundären Wellenbewegungen tritt,rungsleitung ist in den F i g. 3 und 4 gezeigt. wie zu erwarten steht, bei den obenerwähnten be-Piezoelektrische, keramische Wandler 31 sind an kannten, streifenförmigen Verzögerungsleitungen auf.den Stirnflächen der Hohlzylinder-Verzögerungs- Es wurde jedoch jetzt festgestellt, daß diese sekun-leitung 30 unter Verwendung herkömmlicher Ver- dären Wellenbewegungen bei den bekannten, streifenfahren befestigt. io förmigen Verzögerungsleitungen zur Bildung vonDie auf die beschriebene Art erregte Hohlzylinder- stehenden Wellen in der Breitenrichtung führen, undVerzögerungsleitung zeigt dispergierende Verzöge- diese stehenden Wellen verursachen scharfe Dämp-rungseigenschaften, die im wesentlichen denen der fungsspitzen im Durchlaßband. Dieser Schluß konntestreifenförmigen Leitung gleich sind. Wenn weiterhin experimentell nachgewiesen werden. Die Frequenzen, erfindungsgemäß die Wandstärke des Hohlzylinders 15 bei denen die Dämpfungsspitzen auftreten, stimmenverjüngt wird, erhält man eine Zunahme des disper- überein mit den Frequenzen, bei denen stehendegierenden Frequenzbandes. Die verjüngte Hohl- Wellen in der Breitenrichtung vorhanden sein können,zylinder-Verzögerungsleitung 30 ist das funktionelle Diese Experimente unterstützen die gegebene Er-Äquivalent der verjüngten, streifenförmigen Leitung klärung, daß stehende Wellen in einer streifen-11, die oben beschrieben wurde, und die vorstehende, ao förmigen Leitung mit parallelen kleineren Flächenins einzelne gehende Erklärung für die letztere ist vorhanden sind und daß diese Schwingungsformendaher für beide zutreffend. einen wesentlichen Teil der Energie der Haupt-Ein weiteres Problem, das bei den genannten, schwingung absorbieren und dadurch frequenzab-streifenförmigen Verzögerungsleitungen früherer Art hängige Dämpfungsspitzen verursachen. Erfindungs-auftrat, betrifft scharfe Dämpfungsspitzen, die häufig 25 gemäß wird daher die Möglichkeit für das Auftretenim Durchlaßband auftreten. Solche Dämpfungs- von stehenden Wellen in der Breitenrichtung durchspitzen werden bei streifenförmigen Verzögerungs- eine absichtliche Verjüngung der Breite des Streifensleitungen, die wie in F i g. 7 gezeigt, entsprechend ausgeschaltet, um die Parallelität der kleinerenden Prinzipien der vorliegenden Erfindung aus- Flächen zu beseitigen. Streifenförmige Verzögerungs-geführt sind, ausgeschaltet. Wie in diesen Figuren 30 leitungen, die in der Breitenrichtung verjüngt sind,gezeigt, ist eine der kleineren Flächen 14 des Streifens besitzen nachweisbar stetige Bandpaßeigenschaften,absichtlich mit Bezug auf die andere kleinere Fläche die völlig frei sind von Dämpfungsspitzen, so daß14 verjüngt, so daß die beiden nicht parallel sind. auf diese Weise die Gültigkeit der oben gegebenenWie sich später klar zeigen wird, ist der Grad oder Erklärung erwiesen wird.Betrag dieser letzteren Verjüngung nicht kritisch. 35 Wie oben gezeigt, ist eine kleinere Fläche mit Bezug Experimentell wurde gefunden, daß eine Verjüngung auf die andere kleinere Fläche verjüngt, um die Parmit einem minimalen Anstieg von einer Einheit für allelität zwischen ihnen zu beseitigen. Obwohl es aus 500 Längeneinheiten ausreichend ist. Es besteht keine praktischen Gründen leichter ist, eine lineare Verobere Grenze für den Betrag dieser Breiten- jüngung herzustellen, ist die Erfindung nicht darauf Verjüngung, praktische Überlegungen bezüglich der 40 beschränkt, und es können nichtlineare Verjüngungen Streifengröße und Herstellung bestimmen diesen der Breite auch mit Vorteil benutzt werden.
Wert. Die streifenförmige Verzögerungsleitung nachDie verjüngten, kleineren Flächen 14 und benach- Fig. 7 ist unbeschränkt reziprok, und es kann daher barte Teile der größeren Flächen sind beschichtet jeder Wandler als Eingang oder Ausgang benutzt oder bedeckt, wie oben beschrieben, mit einem 45 werden. Weiterhin ist die Verjüngung in der Breiten-Dämpfungsmaterial 18. Wie in F i g. 8 der Zeichnung richtung unabhängig von der Verjüngung in Richgezeigt, kann das Dämpfungsmaterial die zusätzlichen tung der Dicke. Daher kann die Breitenabmessung W, Teile der größeren Flächen vollständig bedecken, die am Ende der Leitung mit maximaler Dicke Ts maxidurch die Verjüngung (d. h., als Ergebnis der Ver- mal oder minimal sein.
jüngung) zusätzlich entstanden sind. Auf diese Weise 50sind bei diesem Beispiel die oberen Kanten des Patentansprüche:
Dämpfungsmaterials parallel zu der anderen kleineren Fläche 14. Diese Ausdehnung des Dämpfungs- 1. Festkörper-Ultraschall-Verzögerungsleitung, materials auf die größeren Flächen sollte nicht über- deren Verzögerung in einem Frequenzbereich im trieben werden, weil sonst eine unerwünschte Ab- 55 wesentlichen linear mit der Frequenz steigt, mit sorption der Energie des Hauptstrahles auftreten einem länglichen Element aus ultraschallübertrakann. Vorzugsweise sollte die Ausdehnung des gendem Material mit zwei an entgegengesetzten Dämpfungsmaterials auf die größeren Flächen etwas Enden des Elementes angebrachten Wandlern kleiner sein als in F i g. 8 gezeigt. für longitudinale Dickenschwingungen, von denen Fig. 8 versucht in einfacher, schematischer Art 60 ein Wandler eine elastische Wellenbewegung mit dieses letztere Merkmal der vorliegenden Erfindung longitudinaler Schwingungsform in dem Element zu erläutern. Der Eingangswandler erzeugt eine erzeugt und der andere Wandler elektrische Ultraschallstrahlung, dargestellt durch die Strahlen Signale auf Grund dieser Wellenbewegung er-21, die mehr oder weniger parallel zu der oberen zeugt, wobei das Element zwei voneinander entkleineren Fläche 14 und der Längsachse der Ver- 65 ferne, energieführende Flächen besitzt, die eine zögerungsleitung sind. Die Strahlung tritt in Wechsel- verhältnismäßig kleine Dicke definieren, gewirkung mit den kleineren Flächen, beispielsweise kennzeichnet durch die Anwendung einer der oberen Fläche 14, wie in Fig. 7 gezeigt, und Schallübertragungsbahn (11; 30), bei der sich
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US64186A US3133258A (en) | 1960-10-21 | 1960-10-21 | Ultrasonic strip delay line |
US6941860A | 1960-11-15 | 1960-11-15 |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1235454B true DE1235454B (de) | 1967-03-02 |
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ID=26744248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEW30893A Pending DE1235454B (de) | 1960-10-21 | 1961-10-17 | Festkoerper-Ultraschall-Verzoegerungsleitung |
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