DE1541018A1 - Elektrische Verzoegerungsvorrichtung - Google Patents

Description

DiPL-In₉₄ERICHEWALTHER 1541018

Patentanwolf Ρ;:Κ· 1024

Anmelder: N. V. PHILIPS'GLOBLAMPCIFABRIEKEN ~"~

_Akte. PIQI- 1024
Amnelduog von» '22OAUgUSt 1966

"Slektrische Verz8geruncj8Vo-.ricr.tane·'¹,

Lie 2rfindu2\j bezieht aicn auf eine --larctrischc 7er-

ntung sur Verzugezring elektrischei- 3οαΐ*ΐ die mit Hilfe eines Wandlers in aecnaniacha 3<3hwi-Tj;ungen wandeIt werden, die ein verzögerndes Hediiira durchlaufen una dann wieder in elektrische Schwingungen umgewandelt werden, wobei der Wandler ein Material mit einem von der Polari^ierun^· abhan^iien dlektrouieohanisohen Unwandlungsfaktor enthalt.

Solche Vorrichtungen werden u,e. aur Verzögerung von , Z.3. in S;.'3temen zur UebertraguiTfj von Farbfern-(NTSC, ?AL, SECiSii), verwendet» Des Famaehai^nal wird dabei einem Wandler zugeführt, der dies«3 elektrisch· Signal in eine entepracUende mechanische Schwingung umwandelt, die das

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ORIGINAL

-2- ?;·■■:. ΐό2·;

D'iii_;:."fei" oder meiiiiuali_a»ir ueii-j -;i>»i ;·.· ;>jn dia Xlivi« d«s "In'zl".^iii'ir\-s :ne:iinn.3 7-j:i i-iner:. ::vveite:i 'Van ii^r a .1* -rian^en wiri, in .ie:a aid wi-jd i-i ein oldictri jahea :ϋ_ο*ϋ-*1 'irsjfc-.v.i-i lei t -vir·*; ...... .„«.t, .i» uie

viurch laufen uni de ^ iTiuity:·; 'iiandlor ζ'λ u: I¹^i- .dri, ■>..·.■} ti ti it .*,

Ji^nals i.i .".^.νι.; auf ä.t.; ;1>τ.. -:-^;;*3Π .'ar. ilsr 2 _ti;sf1;.:'V: -le-CTiac;,« 3i-;nal. arex ir^ibt si3h la·; lic.lo;:.» ;anj. an« .-./',Ina "j-te .".eflä"i /:.e auf tT's^in Ί;ΰα.".·*Γ., '."ciurcn mec. ani'sc':.« .ϊμυνιΛ:' .!Ve·, ι .i^% den .Vandler auf tx-yfi'en .cönnen, d^-- den ax'.vtiiiao:.t>sn .3^.iv/iji^an^et la^jert werden und dauer »ine -TVUbuRg ues jjew'iiis3..ten c5i^nal3 .u> beil'Qnren. ^an hit b-raita aaurera Vorao.ilaje ^anasht, diese uner-

l»rf( y^ i^ ^* *"_B τ*" £ϊ M "*% /^ >" tijl *"V * 1 yi ?Λ VA *^ T ^ ^ iÄ ν O ^ I Y -Jr £1 t* *1 ^ta V^ ^_- * Λ *■"* ¹^ C^t- Π M * * kJ ¹^* ■ . ' *i »> ^rf% C5 1 \

\ψ vL * 1 £3 ^" *^ w%i Γ Χ »J w *h tV JL Ä i& \k [If es 4 4 ι r I ^ y ν ^? -JL ^i C* w* .a *% w *^ ^L * »v^ w iJ ■ ι ^ ^^ -3 tj CLX-X m^ _fc^ ι ϊ _^ ^ ^₁A "^J oder im Vei^>aö-;er.:r._i;3V:3rper selbe,- anje'-'i'ac^t^r rsrapfun^sraittel zu beseitigen. Tie Erfindung -esc-äfti^t aica insvesondere axt den vor, .Vandler sölber areeujten uner".7ünschten "Zohoao\.vnn^an^e.i". Diese Schwingunoen lassen sion im allgemeinen nisht leisht rr.it Hilfe voa ranpfungjariateiiäl unterdrücken, da 3ie dia gleiche Po.'t— pflan2unj;3richtung näe die erWin3cnten '^chningunyen ha^en dna aioa daher schwer trennen lassen.

lie ZrfinduHcj i3t iadurca -gekennzeichnet, dass aar Herabsetzung unerwünschter ScIxoschwindungen das Material des Wandlers «sine parallel zur Fortpflanzungaricatung der mechanischen 3chTiin^unsen allmählich abnehmende Polariaierung aufweist.

Die Srfindung wird nachstahamd an Hand der Zeichnung naher erläutert, die drei Ausfuhraogsbeispiele von Vorrichtungen

nach der Srfindung darstellt. _v

BAD OBIGlNAt

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-3- PHM. 1J24

Die /c~richtung iaoli Fi,;. 1 hat einen Ei.u:a5v.3waniler 1 and einen Ausjanjsvrandler 2, zwischen denen ein Vorzflfjeran^jsm»:diura 3 liejt, Der Einfachheit halber hat das /erzöjerun^sGiediura in dieses Falle die Form eines langen Stabes, in cieia aicn Sohwingunjen ii der Längsrichtung feinpflanzen können. Es ist jedoch bekannt, dass «in solches* liedi m auch vie Forra eines Pol:*ijon3 oder eines 2ylinaers aufV7eisen kann, wobei Jie von Eingan^s'^andier uerra:ire.*>. doη '.Ve 11 en erst .lacL lae-hrmalijier liaflexion auf den Ausgangswandler ÄuftiMjffen. Im letzteren Falle kann bei _t'j;leijhbloiLenden Abmessangen der gesamten Vorrichtung eine örheblich länoere Verzö .jerun^azeit exüielt wer-iea.

Die Tandler 1 und 2 sind mit Mfctallelektroden vernacnlasai^oarer Starke versahen, die auf den Vorder- bsw. Hinterflachen 1a b.;w. 1b und 2a b^v:. 2b diesex' '"ändl** angebracht sina. !lese Slektroden 3xnä mit Sinjantjs^leaitnen 4 cav?, mit Ausganjjsklerß^eii 5 vurbunden. Den Einsangskle^auen 4 zu^eführte elektrische Sijnala werden ait Hilfe des Wandlers 1 in mechanische Schvjintiun^en uogewandelt, die das Medium 3 durchlaufen und nach einer gewissen Yersö^erungsaeit auf den V/andlex 2 auf traf fen, wo .sie and den Aus^angskleninen 5 wieder in elektrische Ausüanijssi^nale umgewandelt werden. Dis Wandler 1 und 2 enthalten ein Material mit einem von der Polarisierung abhängigen elektromecaanisühen Unv;andlunj;sfaktorj in der Literatur v/urden i;-i der Hei;ie von Titanaten, 3irkonaten, Tolfraiaatsa, Uiobaten U3w. viele Beispiele solcher Materialien ce schriee en. In iiieseui Susaiaraeuhang werden z.2. mit tiuni-Titanat und mit 31eizirkonat-Titanat sehr ijute

erzielt.

Die Srfiriuun^ ^itlndet sicL auf die folgenden 3rwajuncsn :

, ,v..-, ,009809/0575

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-4- PHK. 1024

Wenn die Wandler 1 und 2 durch das tanze Material eine konstante Pola^isierunj aufweisen) bildet die durch das Medium 3 geführte Welle keine zuverlässige Nachahmuni; der elektrischen Schwingung an den Klemmen 4, aber sie besteht dann aus mehreren in der Zeit verschobenen Wellen, die je für sich der Schwingung an den Klemmen 4 entsprechen. Bi >s kann au einfachsten dadurch illustriert werden, dass ζ, 3, an die Klemmen 4 eine iapulefOrai^e Schwingung angelegt wird. Zum Zeitpunkt des Auftretens des Impulses werden sowohl die Vorderflache 1a als auch die Hinterfllche 1b des Wandlere 1 erregt» so dass diese beiden Fliehen mechanische Schwingungen liefern. Sie von der Fliehe la herrührende Schwingung eilt mit einer VersSgerungsseit, die der Laufseit dieser Schwingungen durch den Körper des Wandlers 1 entspricht, gegenüber der von der Fliehe 1b herrührenden und sich in der Längsrichtung 6 des Mediums 3 fortpflanzenden Schwingung nach· Die letztere Fliehe liefert jedoch noch eine zweite Schwingung, die sich zunächst in Hiohtung der Fliehe 1a des Wandlers 1 fortpflanzt, dort reflektiert wird und dann mieder mit einer Zeit, die der Laufzeit durch den wandler 1 entspricht, gegenüber der von der Vorder» fliehe 1a herrührenden Schwingung nacheilt. Statt des einen an die Klemmen 4 angelegten elektrischen Singangsinpulsea durchlaufen somit drei nacheinander auftretende Impulse das Üedium 3* Ie? -tendier 2 wandelt diese mechanischen Impulse wieder in eine Anzahl elektrischer Impulse um, die mit der Laufzeit durch die Wandler 1 bzw. 2 entsprechenden Verzögerungen nacheinander auftreten.

Solche Echoerscheinungen sind selbstverständlich

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- 5 *;'...' PHI.1024

unerwünscht» wann des elektrische Signal an den Klanen 5 eine zuverllsalge Haohahmung dee Eingangssignal an. den Kiemen 4 bilden aoll, Haoh der Erfindung ist xur Herabsetzung dieser unorwünaohten Schwingungen daa polariaierbare Material der Wandler 1 fesv. 2 derart polarisiert» daa· die Polarlaierung parallel stur Fortpflanzungarlohtlng 6 der aeohanisohan Schwingungen allaählioh abniaat. Die Polarlaierung iai z.B. au* atärkaten an den Flüchen 1a bzw. 2a der Wandler 1 und 2 und ist nahe»u null an den !Hohen 1b bsv. 2b. Infolge diese« Gradienten in der Polarieierung werden die einen elektrischen Iapula an den Klemmen 4 entsprechenden aeohanlsohen Schwingungen nioht «ehr an den beiden Kndfliehen 1a bsw. 1b erregt, sondern die Fllohe 1b liefert einen nahezu ▼ernaohlBeelgbaren Iapula, da dort die Polarieierung null iat, wKhrend die entsprechenden Ton veiter naoh innen liegenden Teilen dea Wandlers 1 herrührenden.Iapulse ebenfalls in besug auf den τοη der fliehe la dieses Wandlers herrührenden Iapuls rernachllselgbar sind. Die Sohoimpuls, die sonlt la obanateheddan Fall· auftreten konnten« sind nun duroh über eine l&ngere Zeit verteilte Iapulee eehr geringer Aapliteda) ersotmt, die kaua aehr einen sturenden einfluss ausübaa·

Es stellt sloh heraus, dass die erhaltene Uebartragungafunktion swisohan dan IClaaaan 4 und 5 noch ein·» fraquen»- abhängigen Faktor ' , _ ,

, ι ,., - - -" - ■'■■■■■■'

■■■ * 4irr

r . enthllt, In dea 4> die Ireitfrequenx, ρ dia Periodizitlt der :_; Kaaaen 11 baw. 12, τ die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des longitudinal en Welle, und 1 die iaaginlre Einhalt bezeichnen» welcher Faktor erforderlichenfalls nit Hilf© elnea einfachen HO-

• 6 - PHH 1024

Dass die Polarlalertung dea Katerlaala dea Wandlers 1 den gewünschten Qradienten aufweist, kann dadurch erreicht werden, da·· bei Terhältnlsaäaalg.hoher gerade unterhalb der Gurle*Teaperatur de· Vandleraaterials liegender Temperatur an die Xleaaen 4 eine verhältnisaässig hohe Gleichspannung angelegt wird» wodurch elno hoaogene elektrieohe Polariaierung la KOrper de· Wandlere erzeugt wird« Venn der Wandler nun einen Teaperaturgradienten ausgesetzt wird, wobei an der fliehe 1b •ine die Cürie-Teaperatur Überschreitende Teaperatur herrscht, «Ehrend die Fläohe la eine erheblich niedrigere Teaperatur aufweist, wird die Polarisierung in der Nahe der Fliehe Ib völlig luniohte geaaoht, während dl· Polarisierung in der NXh* der Fläche 1a aufrechterhalten wird. Auf diese Veiae wird der gewünschte Polarialerungsgradlent erhalten·

Eine andere sehr einfache Vorrichtung sub Erzeugen dea gewünschten Polarisierungegradienten 1st in Fig. 2 dargestellt. Stat* der dünnen Metallelektroden auf den Flächen la und Ib da« Wandler· 1 ist dabei nur auf der Fliehe 1b ein kaaafBralge· Elektrodenpaar 11, 12 angebracht. Si··· Elektroden liegen wieder gleich wie die obenbeaohr!ebenen Hetallelektroden auf der 91Sohe Ib zwischen den Wandler 1 und dem VerxCgerungaaediua 3· auch kann statt dessen das 7erzcgerungsaediua 3 selber au· |polarielerbfuraa elektrostriktiven Material bestehen, so das· ea •ugleioh als ein Wandler wirkt. Zua Erhalten einer in der Fort« pflansuntfsriohtung der aechanisehen Schwingungen 6 allaXhlioh abnehaenden Polarieierung wird den kaaaförmigen Elektroden 11 tuid 12 wiederua bei erhöhter feaperatur eine TerhlltniBiABaig hohe Polarlaierungaepannung augeführt, wordurch eine reaansnfa Polariaierung ira Körper aufrechterhalten wird. Die zwischen J.an senkrechten Zähnen der Kawaon auftretenden Pe34atärk* liegt

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- T - . Pint 1024

dabei in «liter sur Richtung dieser Zahn· senkrechten und soait sur FortpflanEungsriehtung 6 parallelen Ebene. Hahe an üer Oberfläche 1b iat «ie aaxlaal, und ihr Vorseiohen kehrt «ich, in der su den Zutaten und «u der Richtung 6 senkrechten Richtung gesessen, abwechselnd us, während sie in Richtung auf das Innere des Körpers aus elektrostriktivea Material stete veiter abniaat. Wenn nun nach dieser elektrischen und thermischen Behandlung s.B« zwischen ά&η Elektroden 11 und 12 ein elektrischer Impuls anglegt wird, wird an der Oberfläche Ib die gröeste mechanische Formänderung ereeugt, die su einer impulsföraigen Beohanlschen Schwingung ffihrt, die sich in der Richtung 6 fortpflanst. Für das weiter nach innen liegende Material gilt, dass die srseugten Impulse allmählich schwächer werden, was wieder der Situation entspricht« ale ob die anfangs beschriebenen unerwünschten Ippulse nit nahesu vernachlftseigbaren Amplituden fiber eine längere Zeit verteilt werden, wodurch sie wenige? störend werden·

Es eel noch bemerkt, dass die Anwendung kaaafSa ;^@r Elektroden bei UltraschallverBttgerungevorrichtungen sub Kreielan einer Frequensdiepereion eines Eingängeβignals an sioh bekannt ist· Das Eingangesignal wird dabei in mechanische Schwingungen umgewandelt_r deren FortplLansungsrichtung durch das Versögerungemedium sich Bit der Eingangsfrequenz findert, so dass an Terschiedenen Auffangelektroden auf dem Yersögerungsnediua verschiedene Frequemskoaponenten dem Eingangssignal entnosaen werden können. Bei diesen bekannten Torrichtungen wird jedoch kein Wandler mit einen Material Kit von der Polarisiorung abhängigem elektromechanischen! Umwandlungsfaktor angewandt.

Wie aus Obenstobendem ersichtlicht ist, ist die Fora des Verzügerunfianiediums 3 nicht wesentlich. Auch kann untr Umstönden ein einziger Wandler hinreichend sein, dies ist

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BAD

- β - PHf. 1024

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bei Anwendung für Radercweoke der Fall, wobei ein elektrischer Impiile an den Hingimgaklenson einen Mechanischen Inpule erzeugt, der das Mediun J durchläuft, reflektiert wird und wieder muf den Eingängewandler 1 auftrifft, wo er dann einen verzögerten lapuls herbeiführt» In einer Abart dieser AutfflhrungeforB wird s»B. ein zylindrischer Wandler 15( Hg· 3) *n zylindrischen Mantel mit kamnenfUreigen Elektroden der in Fig. 2 Bit 11 und 12 beseioh* neten Art versehen,deren Zfthne zur Acht« 16 des Zylinders parallel sind. Ein elektrischer I»puls «wischen den Elektroden 11 und 12 erzeugt dann einen nechanisohen Inpüb, der sich in Richtung auf die Achse 16 bewegt und dann Bit der erforderliohen Ver*ögcruhgeseit wieder die Elektroden 11 und 12 erreicht. Der Zylinder besteht wieder aus eloktroetriktivcm polarieierbarem Material, wobei in der oben beschriebenen "Weise die Folariiierung Mt Mantel am etarteten ist. Infolge der starken Konzentration der aeohanieohen Schwingungen an der Stelle der Achse 16 kOnnen dort nicht-lineare Erscheinungen auftreten, die z.B. bei einer Örtlichen Vorpölari-Bierung in Richtung auf die Achee 16 alt Hilfe auf der oberen und auf der unteren Fläche des Körpers 15 angebrachter filektroden 17 detektiert werden können. '

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Claims (1)

1. -9- TUB. 1024

   PATMtANSE BUSOKgi

   (j·/ Vorrichtunfj zu« Verzögern βlekti'iachöi· Schwingungen,

   di·-; Bit KiIf· sines Wandlers in mechanische Schwingungen urn^ewandelt werden, die ein VerLQgerunjsnedium durchlaufen und dann Tfieder in elektrische Schwingungen umgewandelt »erden, wobei der Wandler ein katerial mit einen, von der Polarisieruno' abhängigen elektromechanischen Unmandlun^sfaktor enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zur Keratsetaun^ unerwünschter itehoachwintiungen das. Material des Wandlers line parallel zur Fortpflanaungsrichtuntj der mechanischen Schwingungen allmählich abnehmende Folarisi&run£ aufweist,

   2· Vorrichtung nach Anspxuoh 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass der 'wandler mit an sich bekannten kauirofOimigen Elektroden versehen ist und einer derartigen Folarieierui\;sbehandluni; unteiwo rf en worden iai, dass die remanente PolariKierun^ im iiatexial des Wandlers, in einer sur Ebene der kauaifux-mi^en Elektroden senkrechten Sichtung gemeesen, allmählich abnimmt« 3» Vorriohturfc· nach Anspruch 2, dadurch jekennzeichnet,

   dass das VexaO^erunijsmedium die Form eines Zylinders .aufweist, auf dessen Hantel die kammfermineη Elektroden angebracht sind. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass das Verzöjerun^snediuia selber aus einem Material mit einem von der Polarisiexunc; abhlngi^en elek~ tro-mechanischen Uewandlungsfaktor besteht.

   5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4_P daduxoh gekeno-

   aeichnetf dM« auf der obex-en Flieh« und der untere» FlSehe des ^lindere la der NIh· seiner Achse auch Slektrodtn

   * ' sind»

   0Q880S/0575 EAD ORfQINAU

   M) . Leerseite

   B inspected