DE2223400B2 - Ultraschall-Verzögerungsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallverzögerungsleitung aus Bleisilikatglas mit einem oder mehreren Reflexionspunkten für einen Ultraschallstrahl und einem Sende- und einem Empfangswandler, die unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind, so daß keine unreflektierte Schallenergie übertragen werden kann, und bei der an den Grenzen des vorgesehenen Ultraschallstr&iilwegs ultraschallabsorbierende Löcher im Ausbreitungsmedium vorgesehen sind, die auf der Innenwand ebenfalls mit einem Ültraschallabsorber aus Gummi, Wachs, Kleber, Haiz ο er Glas ausgekleidet sind.

Festkörperverzögerungsleitungen und insbesondere tnehrwegige Verzögerungsleitungen haben im Hinblick auf ihre mögliche Anwendung in FS-Kameras und Empfängern, anderen Systemen mit Speicherung usw. erhebliche Bedeutung angenommen.

Um einen ein festes Medium durchwandernden Ul-Iraschalistrahl einer vorgeschriebenen Verzögerung zu unterwerfen, ist es oft erforderlich, die zu durchlaufende Wegstrecke sehr lang zu machen. Um das Medium kcmpakt zu halten, wird die Wegstrecke auf begrenztem Raum zusammengefaltet, indem man für Mehrfachreflexionen des Strahles im Medium sorgt. Körper, die geometrisch auf derartige innere Mehrfachreflexionen des ausgesendeten Strahles hin ausgelegt sind, werden als »Verzögerungsleitungen mit Mehrfachrefle- «ion« bezeichnet.

Es hat sich herausgestellt, daß Verzögerungsleitunfen, die unter Ausnutzung von Scher- und Längswellen in Stäben oder Platten aus akustischen Verzögerungsriedien wie z. B. glasiger Kieselerde aufgebaut sind, ein lehr breitbandiges sowie zeit- und temperaturstabiles Verhalten zeigen.

Festkörper-Verzögerungsleitungen sind in einer großen Vielfalt von Formen aufgebaut worden, deren einfachste ein gerader Stab aus glasiger Kieselerde oder einem ähnlichen Material ist, an dessen beiden Enden sich Wandler befinden. Als Material für die obenerwähnten Verzögerungsleitungen verwendet man Quarz, glasige Kieselerde, polykristalline Keramiken, akustisch isotrope Materialien, usw. Da die Verzögerungszeit einer solchen Festkörperverzögerungsleitung nur kurz ist und sich wirtschaftlich nicht nutzen läßt, sind Festkörper-Verzögerungsleitungen in Form von Rechtecken mit an zwei oder mehr Ecken angebrachten Facetten aufgebaut worden, an denen sich die Sende- und Empfangswandler befinden. Eine Verzögerungsleitung dieser Art hat bei kleiner Größe und geringem Gewicht eine längere Verzögerungszeit als eine gerade Verzögerungsleitung, erfordert aber eine äußerst präzise Diinensionierung und Formung des Festkörpermediums.

Andere Arten von Verzögerungsleitungen sind in Form unregelmäßiger Vielecke ausgeführt worden, um die Verzögerungszeit weiter zu erhöhen, ohne dabei die körperliche Größe zu sehr anwachsen zu lassen. Diese Vieleck-Verzögerungsleitungen erfordern fünf oder mehr präzise gearbeitete Facetten, um die Ultra schailenergie richtig zu reflektieren. Die genaue Bear beitung dieser Facetten erfordert erheblichen Zeitauf wand und ist sehr teuer. Weiterhin sind die einzelnen Facetten untereinander nicht lageunabhängig; ein Feh ler bei der Bearbeitung einer Facetie ka:;;. die gesarv-Verzögerungsleitung unbrauchbar machen.

Um eine verbesserte Unterdrückung unerwünscht·.-Rcflexionsanteile zu erreichen, lehrt die FR i ! 116 237, am für den Ultrastrahi vorgesehenen V. kreisförmige Löcher vorzusehen. Da diese krersförn gen Löcher jedoch die unerwünschten Reflexions gnale nicht mit dem erforderlichen Wirkungsgrad u terdrücken, ist ei.ie solche Verzögerungsleitung in J Kameras und Empfängern, Videorecordern usw. r.l.-eingesetzt worden.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegend Erfindung, eine Verzögerungsleitung mit geringere> Störsignalabstand zu schaffen, die sich sehr klein i.<; leicht so ausführen läßt, daß der gewünschte niedrig Störsignalabstand sich gewährleisten läßt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Loche: in Form eines Rechtecks, eines Kreuzes oder ein·.· Sternes vorliegen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung im ein zelnen beschrieben:

Die Figur stellt eine Verzögerungsleitung nach der vorliegenden Erfindung dar, wobei zur Erläuterung für das Loch die Form eines Rechtecks gewählt wurde.

Vor einer genauen Beschreibung der Erfindung an Hand der Zeichnungen wird darauf hingewiesen, daß zur Vereinfachung die für den Betrieb einer Verzögerungsleitung allgemein üblichen Elemente weggelassen wurden — wie z. B. die Verbindung zwischen den Wandlern und dem Schaltungsaufbau, innerhalb dessen die Verzögerungsleitung eingesetzt wird.

Eine Ultraschall-Verzögerungsleitung nach der vorliegenden Erfindung hat eine Vielzahl von Reflexionspunkten innerhalb eines Ultraschallstrahlweges und besteht aus einem Bleisilikatglasmedium sowie einem Sende- und einem Empfangswandler, wobei die obere und untere Hauptfläche des Mediums im wesentlichen parallel zueinander liegen und eine erste Seitenfläche im wesentlichen rechtwinklig zu der oberen Hauptfläche angeordnet ist und den Wende- oder Empfangswandier trägt, und wobei eine zweite Seitenfläche im wesentlichen rechtwinklig zur oberen Hauptfläche liegt und den jeweils anderen Wandler trägt. Das Medium weist in einem am Ultraschallstrahlweg gelegenen Gebiet mindestens ein Loch in Form eines Rechtecks, eines Kreuzes oder eines Sternes auf, das sich von der oberen Hauptfläche zur unteren Hauptfläche erstreckt und eine Innenwand hat, die im wesentlichen rechtwinklig zur oberen Hauptfläche verläuft.

Ein auf das Loch gerichteter Ultraschallstrahl wird von der Innenwand des Lochs regellos reflektiert und ist nach mehreren Reflexionen erheblich eeschwächt.

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Das elektrische Ausgangssignal am Empfangswandler der Verzögerungsleitung nach der vorliegenden Erfindung hat also einen geringeren Anteil an unerwünschten Signalen als eine herkömmliche Verzögerungsleitung. Das Loch kann auf seiner Innenwand mit einem s Ultraschallabsorber aus beispielsweise Gummi, Wachs, einem Kleber, Harz oder Glas versehen sein. Eine Ultraschall-Verzögerungsleitung mit einem Loch, dessen Innenwand mit einem Ultraschallabsorber ausgekleidet ist, weist einen geringeren Störsignalanteil als eine Ul traschallverzögerungsleitung ohne Ultraschallabsorber auf. Weiterhin hat eine Ultraschallverzögerungsleitung mit einem Loch in Form eines Rechtecks, eines Kreuzes oder eines Sterns einen geringeren Störsignalanteil als eine Ultraschall-Verzögerungsleitung, deren Loch kreisförmig ist

Unter Bezug auf die Figur hat ein Medium 11 aus Bleisilikatglas einen dünnen rechteckigen Körper mit an einem Ende ausgebildeter Spitze. Das Medium 11 hat eine obere Hauptfläche 12 und eine unte-e Hauptfläche 13, die im wesentlichen parallel zueinander liegen. Eine erste Seitenfläche 14 und eine zweite Seitenfläche 15 liegen jeweüs im wesentlichen rechtwinklig zur oberen Hauptfläche 12 und rechtwinklig zueinander. Ein Sende wandler 16 und ein Empfangswandler 17 sind auf geeignete Weise an der ersten Seitenfläche 14 und der zweiten Seitenfläche 15 befestigt. Eine dritte Seitenfläche 18 und eine vierte Seitenfläche 19 liegen im wesentlichen rechtwinklig zur oberen Hauptfläche 12 und schließen mit der ersten Seitenfläche 14 und der zweiten Seitenfläche 15 jeweils einen Winkel von im wesentlichen 135° ein. Eine fünfte Seitenfläche 20, die im wesentlichen rechtwinklig ist, verläuft im wesentlichen rechtwinklig zur Hauptfläche 12 und der dritten Seitenfläche 18. Der Sendewandler 16 ist in einer parallel zur oberen Hauplfläche 12 und der ersten Seitenfläche 14 vti'laufenden Richtung polarisiert. Der Empfangswandler ist in einer zur oberen Hauptfläche 12 und der zweiten Seitenfläche 15 parallel veraufenden Richtung polarisiert. Das Medium 11 hat in zwei am Ultraschallweg 23 liegenden Gebieten 21, 22 zwei Löcher 24 bzw. 23, in Form eines Rechtecks, die sich von der oberen Hauptfläche 12 zur unteren Hauptfläche 13 erstrecken.

Wenn das Medium 11 eine Gestalt hat, derart, daß die Länge der dritten Seitenfläche 18 etwa das Doppelte der Länge der fünften Seitenfläche 20 beträgt, weist das Medium 11 fünf Reflexionspunkte auf und führt den Ultraschallstrahlweg 23 in der F i g. 1 gezeigten Weise. Ein elektrisches Eingangssignal wird vom Sendewandler 16 in einen Ultraschallstrahl umgesetzt, der sich auf dem in F i g. 1 gezeigten Weg 23 fortpflanzt Ein auf die Löcher 24,25 gerichteter Strahl wird von diesen regellos reflektiert und ist nach mehreren Reflexionen erheblich geschwächt Das elektrische Ausgangssignal am Empfangswandler 17 hat also einen hohen Störsigrialabstand.

Eine Verzögerungsleitung mit einer Verzögerungszeil von etwa 54 μβ wurde mit einem Medium aus 72 % SiOs, 15,5 % PbO, 3,2 % PbF2, 7,0 <o K2O, 1,5 % AI2O3 und 0,8 % AS2O3 pro Mol aufgebaut u,;d hatte folgende Abmessungen: Die obere Hauptfläche 12 war 24 mm breit, die dritte Seitenfläche 18 war 48 mm lang und 1 mn: breit. Das Medium wies in zwei am Ultraschallstrahlweg gelegenen Gebieten zwei Löcher auf, die sich von der oberen Hauptfläche 12 zur unteren Hauptfläche 13 erstreckten. Die in den F i g. 1 und 2 gezeigten Verzögerungsleitungen zeigten jeweils einen Störsignalpegel von -23 dB, ein Wert, der sich als um etwa 8 dB besser erwies als der einer Verzögerungsleitung mit zwei kreisförmigen Löchern.

Bei einer Verzögerungsleitung mit zwei Löchern in Gestalt eines Rechtecks, Kreuzes oder Sternes mit Epoxyharzauskleidung der Löcher, wie oben beschrieben, betrug der Störabstand -27db. In diesem Fall war das Rechteck parallel zur oberen Hauptfläche 12 12mm lang und 1 mm breit, das Kreuz befand aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Rechtekk^n von 8,5 mm Länge und 1 mm Breite; der Stern entsprach größenmäßig einem Kreis von 8,5 mm Durchmesser.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Ultraschallverzögerungsleitung aus Bleisilikatglas mit einem oder mehreren Reflexionspunkten für einen Ultraschallstrahl und einem Sende- und einem Empfangswandler, die unter einem von 90° zueinander angeordnet sind, so daß keine unreflektierte Schallenergie übertragen werden kann, bei der an den Grenzen des vorgesehenen Ultraschallstrahlwegs ultraschallabsorbierende Löcher im Ausbreitungsmedium vorgesehen sind, die auf der Innenwand ebenfalls mit einem Ultraschallabsorber aus Gummi, Wachs, Kleber, Harz oder Glas ausgekleidet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in Form eines Rechtecks, eines Kreuzes oder eines Sternes vorliegen.