DE1533487A1

DE1533487A1 - Process for the production of sound carriers for magnetostrictive delay lines, especially for memories with high storage volumes

Info

Publication number: DE1533487A1
Application number: DE19661533487
Authority: DE
Inventors: Rentsch Dipl-Phys Dr- Wilfried
Original assignee: POST VERTR DURCH DEN LEITER DE
Current assignee: POST VERTR DURCH DEN LEITER DE
Priority date: 1966-01-10
Filing date: 1966-01-10
Publication date: 1970-04-09

Description

Dr. Expl.Dr. Expl.

Deutsche Post
Institut für Post- und
FernmeldewesenGerman postal service
Institute for Post and
Telecommunications

Verfahren zur Herstellung von Schallträgern für magnetobtriktive Verzögerungaleitungen, insbesondere für Speicher mit hohem SpeichervolumenProcess for the production of sound carriers for magnetobtrictive delay lines, in particular for storage with high storage volume

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schallträgern für magnetostriktive Verzögerungsleitungen für Verzögerungen mit einer Verzögerungszeit t_y M ms, insbesondere für Speicher mit hohem Speichervolumen· The invention relates to a method for producing sound carriers for magnetostrictive delay lines for delays with a delay time t _y M ms, in particular for memories with high storage volumes

Magnetostrictive Verzögerungsleitungen sind schon seit längerer Zeit bekannt. Ihre Wirkungsweise ist folgende: Ein elektrisches Signal wird durch einen Eingangstransduktor in eine mechanische, d.h. elastische Welle umgewandelt. Diese wird nach der Portleitung durch ein geeignetes Medium, den Schallträger, durch einen Ausgangstransduktor wieder in ein elektrisches Signal zurückgewandelt. Die zwischen das Eingangs- und das Ausgangasignal eingebrachte Verzögerung ist eine Funktion der von der elastischen Welle durchlaufenen Entfernung zwischen dem Eingangs- und Ausgangstransduktor und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle im Schallträger·Magnetostrictive delay lines have been around for known for a long time. Their mode of operation is as follows: An electrical signal is generated by an input transducer converted into a mechanical, i.e. elastic wave. This is after the port line by a suitable medium, the sound carrier, through an output transducer converted back into an electrical signal. The one between the input and the output signal introduced deceleration is a function of the distance traveled by the elastic wave between the input and output transducer and the Speed of propagation of the wave in the sound carrier

Bei einer bekannten Ausführung einer Verzögerungsleitung besteht der Schallträger aus einem Metalldraht, der spiral- oder kreisförmig angeordnet ist. Dabei ist es wichtig, bestimmte Kleinstmaße für die Windungsdtrchmesaer nicht zu unterschreiten» Eine Verringerung des Windungsdurchmessers verursacht eine Impulsverformung und Impulsverbreiterung, was eine Herabsetzung derIn a known embodiment of a delay line the sound carrier consists of a metal wire that is arranged in a spiral or circular shape. It is there important, certain small dimensions for the winding diaphragm not to fall below »A reduction in the Winding diameter causes a pulse deformation and pulse broadening, which is a reduction in the

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höchsten Arbeitsfrequenz und damit eine Verringerung des Speichervolumens bedeutet· Die Gründe für die Impulsverforraung sind verschiedener Art. Bei weichem Material treten bleibende Verformungen auf, die Anlaß zu Reflexionen geben. Bei hartem Material ist die Spannungsverteilung über den Querschnitt ungleichmäßig. Durch die Krümmungen werden die äußeren Pasern gedehnt und die innen liegenden ge^tau/cht. Das Speichervolumen wird weiterhin auch durch die Temperaturabhängigkeit der Laufzeitänderung des metallischen Schallträgers begrenzt, wenn die Anordnung nicht in einem Thermostaten untergebracht ist· Mit den bisher für den Schallträger gebräuchlichen Materialien mit einen Temperaturkoeffizienten von 10"4'⁰G₁ Nickel und Eisen-Nickel-Legierungen, lassen sich keine Speicher mit über 10⁵ bit Spe ichervermögen aufbauen, die in dem geforderten Temperaturintervall von ΔJ³ β 50° C einwandfrei arbeiten.The highest working frequency and thus a reduction in the storage volume means · The reasons for the impulse deformation are of various kinds. In the case of soft material, permanent deformations occur which give rise to reflections. In the case of hard material, the stress distribution over the cross-section is uneven. Because of the curvatures, the outer pasers are stretched and the inner ones are tucked. The storage volume is also limited by the temperature dependence of the change in transit time of the metallic sound carrier if the arrangement is not housed in a thermostat · With the materials previously used for the sound carrier with a temperature coefficient of 10 "4 ' ⁰ G ₁ nickel and iron-nickel Alloys, no memories with more than 10 ⁵ bit storage capacity can be built that work properly in the required temperature range of ΔJ ³ β 50 ° C.

Infolge der Dämpfung der Schallwelle längs des Schallträgers treten insbesondere durch die frequenzabhäi-gige Dämpfung neben der Schwächung des AuBgangssignals ebenfalls ImpulsVerformungen, insbesondere Impulsverbreiterungen auf, die das Speichervolumen stark einengen· Ba ist daher erforderlich, im Interesse einer guten Impulsübertragung ein Material von hoher mechanischer Güte zu verwenden· Ea ist aber andererseits eine physikalische !Tatsache, daß Materialien mit hoher mechanischer Güte und minimalem Temperaturkoeffizienten schlechte magnetostriktive Eigenschaften besitzen· Eine Verzögerungsleitung für Speicher mit hohem Speichervolumen er-* fordert daher einen zusätzlichen Aufwana an Verstärkungsmitteln· As a result of the damping of the sound wave along the sound carrier occur in particular through the frequency-dependent Attenuation as well as the weakening of the output signal Pulse deformations, especially pulse broadening which strongly restrict the storage volume · Ba is therefore necessary in the interests of good momentum transmission to use a material of high mechanical quality · but Ea is, on the other hand, a physical one ! The fact that materials with high mechanical quality and minimal temperature coefficients have poor magnetostrictive Features · A delay line for storage units with high storage volumes requires * therefore requires additional reinforcement materials

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Zweck der Erfindung ißt es, die dem bisherigen Stand der Technik anhaftenden Fehler und Mängel, Verringerung des Speichervolumens bei Unterschreitung bestimmter minimaler Windungsdurchmesser des Schallträgers sowie durch temperaturabhängige Laufzeitänderung der bisher verwendeten Schallträger und durch Dämpfung der Schallwelle längs des Schallträgers, zu beseitigen. Desweiteren soll bei Verwendung von Materialien mit hoher mechanischer Güte und minimalem -Temperaturkoeffizienten der wegen der schlechten magnetostriktiven Eigenschaften dieser Materialien erforderliche Aufwand an zusätzlichen Verstärkungemitteln wegfallen«The purpose of the invention eats the prior art Errors and defects inherent in the technology, reduction of the storage volume if certain values are not reached minimum coil diameter of the sound carrier as well as due to temperature-dependent change in runtime of the previous used sound carrier and by attenuating the sound wave along the sound carrier. Furthermore, when using materials with high mechanical quality and minimum temperature coefficient the effort required because of the poor magnetostrictive properties of these materials no need for additional reinforcement "

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schallträgern für magnetostrikt ive Verzögerungsleitungen, insbesondere für Speicher mit hohem Speichervolumen (>1000 bit), die bei möglichst geringen Abmessungen mit einer maximalen Impulsübertragungsfrequenz bei guten Impulsübertragungeeigenschaften ohne Thermostat in einem vorgegebenen Temperaturbereich von Aih » 50⁰ C und ohne zusätzliche Verstärkungsmittel einwandfrei arbeiten, zu entwickeln·The invention is based on the object of a method for the production of sound carriers for magnetostrictive delay lines, in particular for memories with a high storage volume (> 1000 bit), which with the smallest possible dimensions with a maximum pulse transmission frequency with good pulse transmission properties without a thermostat in a predetermined temperature range of Aih »50 ⁰ C and work perfectly without additional reinforcing agents, to develop ·

DJe.se Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß hochgradig kaltverformtes Material auf einen Wickelkörper mit dem Durchmesser der später zu verwendenden Verzögerungeleitung aufgewickelt und durch Wärmebehandlung so weit entspanrit wird, daß es in abgekühltem Zustand die Form des Wickelkörper annimmt, wobei als Glühtemperatur diejenige gewählt wird, bei der das Material ζ·Β. durch Ausscheidungshärtung seine höchste mechanische Güte erhält und der Temeraturkoeffizient den Wert Null hat· Um die Größte mechanische Güte durch Ausscheidungshärtung zu erzielen, besteht das Material aus einerThis object is achieved by applying highly cold-formed material according to the invention to a wound body wound with the diameter of the delay line to be used later and subjected to heat treatment so far that it is cooled down assumes the shape of the wound body, the annealing temperature chosen being that at which the material ζ · Β. its highest mechanical through precipitation hardening Quality and the temperature coefficient is zero has · In order to achieve the greatest mechanical quality through precipitation hardening, the material consists of a

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Legierung mit ausscheidungahärtenden Komponenten, insbesondere Titan. Das gewünschte Temperaturverhalten wird vorteilhaft erreicht, indem der Chromgehalt der Legierung variiert wird. In Weiterbildung der Erfindung ist an den Enden des Sohallträgers je ein Stück Nickel gleichen Querschnitts angeschweißt, das im Bereich der Transduktorspulen geglüht ist.Alloy with precipitation hardening components, especially titanium. The desired temperature behavior is advantageously achieved by varying the chromium content of the alloy. In further training of the Invention, a piece of nickel with the same cross-section is welded to the ends of the beam of the hall, which is annealed in the area of the transducer coils.

Die Erfindung eei in folgendem näher erläutert. Die Zeichnung zeigt den "Verlauf des Temperaturkoeffizienten über der Glühtemperatur. Ale Material für den Schallträger wird eine Legierung verwendet, die als wesentliche Bestandteile Nickel, Titan, Aluminium, Eisen, Kohlenstoff' und Chrom enthält· Dieses Material wird in Form eines Drahtes, Bandes o. dgl. auf einen Wickelkörper mit dem Durchmesser der später zu verwendenden Verzögerungsleitung aufgewickelt und durch Wärmebehandlung so weit entspannt, daß es in abgekühltem Zustand die Form des Wickelkörpers annimmt« Die Glühtemperatur wird so gewählt, daß durch Ausscheidungehärtung die höchste mechanische Güte erreicht wird·The invention is explained in more detail below. the Drawing shows the "curve of the temperature coefficient over the annealing temperature. All material an alloy is used for the sound carrier, the essential components of which are nickel, titanium, aluminum, Contains iron, carbon and chromium · This material is in the form of a wire, ribbon or the like. wound on a bobbin with the diameter of the delay line to be used later and relaxed by heat treatment to such an extent that it takes on the shape of the wound body when it has cooled down. " The annealing temperature is chosen so that precipitation hardening achieves the highest mechanical quality will·

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß mit einer Erhöhung des Chromgehaltes der o.g. Legierung der Kurvenverlauf des Temeperaturkoeffizienten nach positiven Werten für die Frequenz verschoben und in bestimmten Fällen der Temperaturkoeffizienten 0 erreicht wird» Diese Tatsache wird in Verbindung mit dem o.g. in der Erfindung ausgenutzt, indem die prozentualen Anteile der Legierung so gewählt werden, daß bei einer festgelegten Glühtemperatur die Legierung ihre größte mechanische Güte erhält und bei dieser Temperatur der Temperaturkoeffizient den Wert O hat. Somit kann die magnetostriktive Verzögerungsleitung über einen großen Temperaturbereich einwandfrei betrieben werden·From the drawing it can be seen that the curve progression with an increase in the chromium content of the above-mentioned alloy of the temperature coefficient shifted to positive values for the frequency and in certain cases the Temperature coefficient 0 is achieved »This fact is used in conjunction with the above in the invention exploited by the percentage of the alloy be chosen so that the alloy is at its greatest mechanical at a fixed annealing temperature Quality and at this temperature the temperature coefficient has the value O. Thus, the magnetostrictive Delay line can be operated properly over a wide temperature range

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Zur Erhöhung der magnetostriktiven Eigenschaften des Schallträgere wird an seinen Enden je ein Stück Nickel gleichen Querschnitts angeschweißt, das im Bereioh der Transduktorspulen in bekannter Weise geglüht wird« Es kann anstatt Nickel auch ein anderes Material mit guten magnetoatriktiven Eigenschaften verwendet werden, wobei solches Material zu bevorzugen ist, bei dem die elektrische Leitfähigkeit gering ist, um die Wirbelstromverluste zu verringern. Daduroh wird eine Erhöhung des Ausgangssignales auf das 40 bis 50 fache erzielt, und es werden somit zusätzliche Verstärkungsmittel eingespart· Außerdem wird durch die Vergrößerung des Abstandes zwischen äußerem Störpegel und Nutzpegel die Betriebssicherheit erhöht«To increase the magnetostrictive properties of the sound carrier, a piece is attached to each end Nickel welded on with the same cross-section, which is annealed in a known manner in the area of the transducer coils is «Instead of nickel, another material with good magnetoatrictive properties can be used material with low electrical conductivity is preferred, to reduce the eddy current losses. Daduroh will an increase in the output signal to 40 to 50 times and thus additional reinforcement means are saved · In addition, due to the enlargement the distance between the external interference level and the useful level increases operational reliability «

Die an den Schweißstellen auftretenden Reflexionen von < -2 Np üben keinen störenden Einfluß auf das Nutzsignal aus«The reflections of < -2 Np have no disruptive influence on the useful signal «

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Claims

Pat entansprüoha:Patent claims:

1· Verfahren zur Herstellung von Schall trägern für1 · Process for the production of sound carriers for magnetostriktiv Verzögerungsleitungen, inabesondere für Speicher mit hohem Speichervolumen, dadurch gekennzeichnet, daß hochgradig kaltverformtes Material auf einen Wickelkörper mit dem Dur chmeeser der später zu verwendenden Verzögerungsleitung aufgewickelt und durch Wärmebehandlung so weit entspannt wird, daß es in abgekühltem Zustand die Form des Wickelkörpers annimmt, wobei als Glühtemperatur diejenige gewählt wird, bei der das Material, z»B· durch Aussoheidungshärtung, seine größte mechanische QUte erhält und der Temperaturkoeffizient des Materials den Wert Null hat·magnetostrictive delay lines, in particular for storage with high storage volume, characterized in that highly cold-formed material on a winding body with the Dur chmeeser the delay line to be used later and relaxed so far by heat treatment is that it assumes the shape of the wound body in the cooled state, the annealing temperature chosen being that at which the material, z »B · by precipitation hardening, gets its greatest mechanical QUte and the temperature coefficient of the material has the value zero

2, Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einer Legierung besteht, die ausBcheidungshärtende Komponenten, insbesondere Titan, enthält.2, method according to claim t, characterized in, that the material consists of an alloy consisting of precipitation hardening components, in particular titanium, contains.

3» Verfahren nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt der Legierung variiert wird, um das gewünschte Temperaturverhalten su erzielen·3 »Method according to claim t and 2, characterized in that the chromium content of the alloy is varied in order to achieve the desired temperature behavior

4· Verfahren n*oh Anspruch 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, daß an den Enden des Schallträgere je ein Stück Material mit guten magnetostruktiven Eigenschaften, z.B. Nickel, und gleichen Querschnitts angesohwtißt wird, das im Bereich der Transduktorepulep in an eich bekannter Weise geglüht wird·4 method n * oh claims 1 to 3, characterized by that a piece of material with good magnetostructural properties, e.g. nickel, and the same cross-section is attached to each end of the sound carrier, that in the area of the transducer pulse is annealed in a known manner

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